随着便携式电子设备的普及，人们迫切需要开发新型的质量轻、能量密度高的柔性电极材料。值得注意的是，基于薄膜材料脆性的特征，传统方法很难合成无支撑、质量轻的金属化合物薄膜材料。尽管人们可以通过炭基材料掺杂或者包覆来改善金属氧化物薄膜的性能，但是材料的体积比容量会因此受到限制。除此之外，目前还没有更好的方法来改善掺杂或者包覆后材料的导电性，由此成为开发新型电极材料的极大障碍。

过渡金属氧氟化物是一种含有两种不同阴离子的特殊化合物。由于氟离子和氧离子的离子半径相近，氟离子和氧离子很容易互相掺杂，从而产生一些与众不同的特性。据文献报道，这种离子的互相掺杂可以提高材料本身的导电性，进而提升材料的电化学活性。过渡金属氧氟化物作为锂离子电池电极材料得到广泛的研究和应用，但作为超级电容器电极材料却鲜有报道。

针对以上问题，中佛罗里达大学的Kun Liang博士和Yang Yang教授等人利用简单、可大规模应用的电化学沉积和阳极氧化的方法制备出无支撑、质量轻的柔性NiFeOF多孔薄膜材料，这种材料可以直接作为超级电容器的电极材料，不需要使用有机粘接剂和集流体。NiFeOF薄膜含有大量相互连接的多孔结构和均匀的孔分布，增大了材料的比表面积，提供更多的离子和电子传递通道。内部存在的NiFe合金框架可直接作为电极集流体，提高了材料的导电性，促进电子转移速率和动力学扩散过程。与此同时，良好的机械性能提高了材料的柔性特征和循环性能。这是目前为止双金属氧氟化物在超级电容器领域首次应用的报道。相关研究成果发表在Small 上，Kun Liang博士为论文的第一作者，Yang Yang教授为通讯作者。

图1.（a）材料制备流程图；（b, c）阳极氧化前后的对比图；（d, e）薄膜柔性和磁性特征；（f, g）断面和表面的SEM图像。

电化学测试表明，NiFeOF多孔薄膜材料在组装的非对称超级电容器中表现出良好的电化学性能。在碱性电解液中，电化学窗口高达1.6 V，极大地提高了材料的能量密度。同时，在2.5 A•cm-3的电流密度下，NiFeOF多孔薄膜材料表现出高达671 F•cm-3的体积比电容，即便电流密度高达125 A•cm-3，比电容依然可以达到最大比电容的42.5%。通过不同角度的弯曲，电化学性能没有出现明显的变化，表现出良好的柔性。该工作为寻找无支撑、质量轻的新型柔性电极材料提供了新的思路，同时为微小型能量存储器件提供了一种可大规模生产的新途径。

图2. 电化学性能的表征：（a）不同扫描速率下的循环伏安曲线；（b）不同电流密度下的充放电曲线；（c）比容量；（d）电化学阻抗谱曲线；（e）不同弯曲角度的循环伏安曲线；（f）循环性能图。

来源：材料学