金属硫化物因其优异的电化学性能而备受关注，但其作为电极材料的实际应用严重受限于迟缓的电导率和循环过程中剧烈的体积膨胀。虽然将碳材料与金属硫化物复合可通过结构协同效应提升整体性能，但构建兼具高效电荷传输路径和耐久界面连接的异质硫化物组件仍是一项艰巨挑战。本文，上海电力大学朱燕艳 教授等在《ACS Applied Nano Materials》期刊发表名为”Resilient Three-Dimensional Graphene/CoS₂–SnS₂ Heterostructures for Flexible Solid-State Supercapacitors”的论文，研究设计并合成了一种3DG/CoS₂–SnS₂复合材料，将立方CoS₂–SnS₂异质结构锚定在三维石墨烯（3DG）载体上。
其核心机制在于CoS₂与SnS₂能带结构的差异，在异质界面处触发内建电场的形成，从而显著加速离子和电子的传输动力学。同时，三维石墨烯网络不仅作为快速电子传导的”高速公路”，还作为坚韧的机械骨架，有效缓冲电活性组分在反复电化学循环中的体积膨胀。得益于上述双重策略的协同效应，3DG/CoS₂–SnS₂复合材料展现出优异的电化学性能：在1 A g⁻¹电流密度下比电容达1100.2 F g⁻¹，在5 A g⁻¹下经10,000次循环后仍保留85.8%的初始电容。此外，以活性炭组装的非对称超级电容器（3DG/CoS₂–SnS₂//AC）在750 W kg⁻¹功率密度下实现24.23 Wh kg⁻¹的能量密度，在5 A g⁻¹下10,000次循环后容量保持率为88.5%。
图1. Schematic illustration of the synthetic route for 3DG/CoS2–SnS2.
综上所述，本研究设计并合成了一种3DG/CoS₂–SnS₂复合材料，通过将立方CoS₂–SnS₂异质结构锚定于三维石墨烯骨架，实现了高效电荷传输与机械稳定性的协同增强。CoS₂–SnS₂异质结的内建电场显著加速了离子和电子的传输动力学，而3DG网络提供了快速电子传导路径和坚韧的体积膨胀缓冲框架。该复合材料在1 A g⁻¹下展现1100.2 F g⁻¹的高比电容，10,000次循环后保持85.8%；组装的柔性固态非对称超级电容器实现24.23 Wh kg⁻¹的能量密度和88.5%的循环保持率。该工作为设计兼具高效电荷传输和结构耐久性的金属硫化物异质结电极提供了新策略，在柔性储能器件领域具有广阔应用前景。
文献：https://doi.org/10.1021/acsanm.6c01361
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