尽管二维(2D)过渡金属碳化物(Mxene)具有优异的电学和电化学性能,但其在下一代可伸缩和可穿戴储能器件中的直接应用往往受到高刚度的限制。利用大大降低比电容的添加剂,可以在超薄复合电极中获得出色的变形能力。
基于此,南京大学孔德圣教授报道了开发了一种基于表面高褶皱的Ti3C2Tx MXene电极来制造超伸缩超级电容器的策略。
文章要点
1)通过对厚度的筛选,具有约3 μm中等厚度的Mxene电极表现出优异的机电性能,在1000次拉伸−松缓循环至800%面应变(εA=800%)后仍能保持导电性。此外,Mxene电极还表现出较高的比电容(900 mF cm−2)和良好的电化学循环稳定性。
2)研究人员研制了一种全固态可伸缩超级电容器,其比电容高达470 mF cm−2,具有优异的电化学稳定性和高达800%的面应变伸长率。除了能够承受较大的静态变形外,超级电容器在施加动态应变的情况下仍保持稳定的电化学性能。
这项研究为可伸缩的MXene基电极提供了一种新的设计策略,通过调节厚度以获得最佳的力学性能,此外,该设计策略普遍适用于各种2D纳米材料及其复合材料。
参考文献
Shuxuan Feng, et al, Crumpled MXene Electrodes for Ultrastretchable and High-Area-Capacitance Supercapacitors, Nano Lett., 2021
DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02071
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c02071