在MXene/Nitrogen-Doped碳纳米板支架电极向高性能固态离子超级电容器转向
Anli Chen1, Huige Wei1, Zhuojian Peng1
1Tianjin Key Laboratory of Brine Chemical Engineering and Resource Eco-utilization, College of Chemical Engineering and Materials Science, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin, 300457, China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|June 12, 2024
概括
这项研究引入了一种新型的复合电极,通过将MXene与胺合的碳纳米薄膜进行间接,以防止堆叠和增强离子运动. 由此产生的材料显著提高了全固态离子超级电容器的性能.
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:
- MXene是一种有前途的超级电容电极材料,但其性能受到由于范德瓦尔斯力导致的层间堆叠的限制.
- 克服MXene堆叠对于开发先进的储能设备至关重要.
研究的目的:
- 通过将MXene与添加碳纳米板 (CN) 进行合,制造出一种新的复合性支架电极 (MCN).
- 通过防止MXene堆叠和改善离子运输和电荷转移,提高全固态离子超级电容器的性能.
主要方法:
- 使用MXene和由Zn-hexamine (Zn-HMT) 衍生而来的2D结构,化碳纳米板 (CN) 制造复合式支架电极 (MCN).
- 关于MCN复合物的结构性,电子性和电化学性质的表征.
- 使用MCN电极组装和测试对称和全固态离子超级电容器.
主要成果:
- 该CN纳米板有效地防止了MXene堆叠,创建了一个分层的支架结构,促进了离子运动.
- 在CN中的兴奋剂调整了电子结构,增强了电荷传输,并提供了额外的伪电容.
- 复合电极MCN50在1Ag-1.1时达到418.4Fg-1的高特异电容.
- 该对称超级电容器表现出高功率密度 (1658.9 W kg-1) 和能量密度 (30.8 Wh kg-1).
- 全固态离子超级电容器表现出优越的能量密度 (68.4Wh kg-1) 和功率密度 (403.5W kg-1),在8000个循环后保持93%的电容.
结论:
- 拟议的插入策略有效地解决了MXene堆叠的限制.
- 化碳纳米板在通过结构和电子效应提高电化学性能方面发挥着至关重要的作用.
- 这项工作为设计高级全固态离子超级电容器的高性能MXene电极提供了有前途的途径.
