阴离子诱导的Ti3C2TxMXene@melamine海绵气凝具有很大的层间距和高强度,用于高性能超级电容器
Debin Cai1, Shuai Wu1, Zhen Tian1
1School of Materials Science and Engineering, North University of China, Taiyuan 030051, PR China; Shanxi Key Laboratory of Efficient Hydrogen Storage & Production Technology and Application, North University of China, Taiyuan 030051, PR China.
Journal of colloid and interface science
|March 24, 2024
概括
这项研究开发了使用碳化 (Ti3C2Tx) MXene气凝增强有胺海绵的强大,高性能超级电容电极. 新型复合材料在储能应用中表现出极好的电容和稳定性.
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
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 碳化 (Ti3C2Tx) MXene纳米片对超级电容器来说是有前途的,但受到聚合和低机械强度的影响.
- 现有的MXene气凝往往缺乏强大的,独立的电极所需的结构完整性.
研究的目的:
- 为高性能超级电容器开发机械强大的Ti3C2Tx MXene气凝.
- 为了解决MXene纳米片的聚合和重新堆叠问题.
- 为先进的储能材料创建一个可扩展和具有成本效益的战略.
主要方法:
- 使用低成本的胺海绵 (MS) 作为载体和交叉连接器.
- 在MS中吸收各种 (H+,K+,Mg2+,Fe2+,Co2+,Ni2+,Al3+) 诱导MXene水凝的形成.
- 将MXene水凝加载到MS骨架和毛孔上,以创建高质量,机械强大的MXene气凝.
主要成果:
- Mg-Ti3C2Tx@MS气凝在3 mA cm-2.2时达到702.22 mF cm-2的最大面积容量.
- 在100 mA cm-2 (85.89%的保留率) 时,具有603.12 mF cm-2电容的高速率能力.
- 使用这种材料的不对称超级电容器达到高能量密度 (104.53μWh cm-2),并在10,000个循环后保持90.2%的容量.
结论:
- 开发了一种可行的策略,用于制备具有增强机械强度和大层间距的Ti3C2Tx MXene气凝.
- 新型气凝结构有效防止MXene聚合,并改善电化学性能.
- 由此产生的超级电容器具有出色的能量密度,速度能力和循环稳定性.
