高性能和超稳定的微型超级电容器的MXene电极的离心-重力强制沉积
Dawoon Lee1, Eunji Kim2, Chi Won Ahn2
1Department of Photonics and Nanoelectronics and BK21 FOUR ERICA-ACE Center, Hanyang University, Ansan 15588, Republic of Korea.
ACS applied materials & interfaces
|May 10, 2024
概括
这项研究介绍了一种创建超薄MXene膜用于储能的新方法. 开发的薄膜可以防止氧化,并提高微超电容器的性能和耐用性.
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:
- 二维 (2D) 过渡金属碳化物 (MXenes) 为储能提供出色的导电性和电化学性能.
- MXenes,特别是Ti3C2Tx,容易在环境空气中氧化,限制了它们的使用寿命.
- 在薄膜形成过程中氧化和LiF再结晶会降低MXene的性能.
研究的目的:
- 开发一种简单的方法来生产用于储能应用的超薄MXene电极薄膜.
- 为了抑制氧化和防止MXene薄膜中的LiF再结晶.
- 提高所有固态微超电容器 (MSC) 的电化学性能和稳定性.
主要方法:
- 利用离心引力来制造超薄的MXene电极薄膜.
- 使用已准备的MXene薄膜制造的全固态微型超级电容器 (MSCs).
- 评估电化学性能,包括体积电容,能量密度和循环稳定性.
主要成果:
- 实现了大约467Fcm-3的高体积容量和大约65mWhcm-3的能量密度.
- 证明了令人印象深刻的长期周期稳定性,在10,000个周期后保持94%的容量.
- 开发的MSC表现出了显著的机械耐用性,在折叠时保留了98%以上的容量.
结论:
- 离心引力方法有效抑制MXene氧化和LiF再结晶.
- 开发的MXene电极显著提高了MSC的电化学性能和稳定性.
- 这种方法为为各种环境创建高度集成的,持久的储能设备提供了宝贵的见解.
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