超级电容器具有循环寿命长、功率密度高、充放电速度快等特点，有望作为电化学储能装置在未来的可再生能源系统中发挥重要作用。然而，与电池相比，超级电容器，特别是电化学双层电容器（EDLC）的能量密度较低，这是阻碍其广泛应用的巨大障碍。
近日，河海大学张建峰教授报道了首次采用简易的原位沉积方法制备了一种全新的非晶态Ti3C2Tx/BiCuS2.5电极材料，得益于“baton relay”机制，其工作电压窗口扩大到2.0 V（-1.4~0.6 V），在1 A g-1下的容量提高到840 C g-1。
文章要点
1）通过引入Ti3C2Tx的高导电性、结构稳定性和大比表面积等优点来增强Ti3C2Tx/BiCuS2.5的本征导电性和循环稳定性。此外，由于氧化还原反应的可逆性，非晶态BiCuS2.5具有优异的电化学反应活性。另外，Ti3C2Tx/BiCuS2.5的协同效应发生在界面处，相互作用强烈，有利于电子的传递，降低了离子在电极中的扩散阻力。
2）基于Ti3C2Tx/BiCuS2.5电极材料组装的水系对称超级电容器在功率密度为15.3 kW kg-1时，器件的最大能量密度为56.1 Wh kg-1。循环10000次后，能量密度甚至可以提高到63.325 Wh kg-1。当采用Ti3C2Tx/BiCuS2.5材料作为锌离子电容器正极时，在功率密度为7200 W kg-1时，该器件的能量密度为298.4 Wh kg-1。7000次循环后的能量密度保持率为95%，10000次循环后的能量密度保持率为82%，突出了Ti3C2Tx/BiCuS2.5电极的出色循环性能。
3）在详细的DFT计算和XPS分析的基础上，研究人员将Ti3C2Tx/BiCuS2.5材料的储能机理归结为插层容量和氧化还原电池型容量并存。
这项工作为构建高比能量超级电容器开辟了一个新的方向，即可以在高电压范围内工作的新型电极材料。
参考文献
Yahui Li, Weiwei Zhang, Xiaoyan Yang, Jianfeng Zhang, Zhongchang Wang and Hongmin Zhu, A high-voltage and high-capacity Ti3C2Tx/BiCuS2.5 heterostructure to boost up the energy density and recyclability of zinc-ion-hybrid capacitors, Nano Energy, (2020)
DOI：10.1016/j.nanoen.2021.106136
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106136
