碳增强的Ni3S2/Ti3C2Tx MXene复合材料作为高性能离子电容器的阳极
Xu-Geng Deng1, Le-Qing Fan1, Xiao-Yun Fu1
1Fujian Key Laboratory of Photoelectric Functional Materials, College of Materials Science and Engineering, Huaqiao University, Xiamen, Fujian 361021, China; Engineering Research Center of Environment-Friendly Functional Materials, Ministry of Education, Huaqiao University, Xiamen, Fujian 361021, China.
Journal of colloid and interface science
|February 1, 2024
概括
这项研究开发了一种新的阳极材料Ni3S2/Ti3C2Tx/C,用于高性能离子电容器 (LIC). 复合材料显示出出色的容量,循环性和速率能力,为先进的储能解决方案铺平了道路.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 离子电容器 (LIC) 提供了混合能源存储解决方案,将电池的高能量密度与超级电容器的高功率密度相结合.
- 在高性能LIC中,阳极和阴极之间的反应动力学平衡仍然存在挑战.
- 在阳极材料中增强电子/离子转移对于卓越的LIC性能至关重要.
研究的目的:
- 为离子电容器开发一种高速率和高容量的阳极材料.
- 改进阳极材料的电子/离子转移动力学.
- 为了合成和描述一种基于Ni3S2的新型复合材料,用于先进的能量存储.
主要方法:
- 在Ti3C2Tx MXene板上支持合成的Ni3S2纳米粒子.
- 在现场通过多巴胺碳化在Ni3S2纳米粒子上产生无形碳层.
- 制造了一种离子电容器设备,使用开发的阳极和一个由sternculiae lychnophorae衍生的多孔碳 (SLPC) 阴极.
主要成果:
- Ni3S2/Ti3C2Tx/C复合材料具有很高的特定表面积 (112.6 m2/g).
- 阳极在0.2A/g时表现出了626.0 mAh/g的可逆放电特定容量,在400个循环后增加到1150.8 mAh/g.
- 组装的LIC设备实现了119.1Wh kg-1的能量密度和显著的容量保留 (95.5%在1A/g后1万个周期).
结论:
- Ni3S2/Ti3C2Tx/C复合材料是高性能离子电容器的一个有希望的阳极材料.
- Ti3C2Tx MXene和无形碳的协同作用提高了电化学性能.
- 开发的LIC设备显示了下一代储能应用的潜力.


