增强Zn-离子储存行为预间接的MXene与黑向自动供电系统的黑
Cuiqin Fang1, Jing Han1, Qingjun Yang1
1Nanotechnology Center, School of Fashion and Textiles, The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong, 999077, China.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|August 29, 2024
概括
这项研究引入了一种新的黑色-Zn-MXene混合物,用于先进的离子电容器 (ZIC). 这种材料提高了储能和自放电性能,使得高效的自动供电系统能够与 triboelectric纳米发电机 (TENGs) 配对使用.
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:
- 基于MXene的离子电容器 (ZIC) 显示出储能的前景,但面临着诸如有限的层间距和MXene片重新堆叠等挑战.
- 这些局限性阻碍了ZIC的性能,限制了它们在自动供电系统中的实际应用.
研究的目的:
- 开发一种新的黑 (BP) -Zn-MXene混合材料,以克服传统的基于MXene的ZIC的局限性.
- 提高ZIC的电化学性能,以提高储能和抗自放电能力.
- 探索开发的ZIC和用于自动供电系统的 triboelectric纳米发电机 (TENG) 之间的协同作用.
主要方法:
- 为了创建混合材料,采用了两步分子工程策略,涉及Zn-ion预插曲和BP纳米板组装.
- 密度函数理论 (DFT) 的计算用于研究混合结构中的吸附和扩散动力学.
- 评估了可穿戴ZIC的电化学性能,包括面积能量密度和自放电率.
主要成果:
- 该BP-Zn-MXene混合体表现出扩大了层间距离和增加了可访问的活性位点,促进了高效的离子储存.
- 混合材料表现出具有竞争力的面积能量密度为426.3μWh cm-2和7.0 mV h-1.1的超低自放电率.
- 该ZICs显示了与TENGs显著的电化学匹配,使得从人类运动有效收集能量来为微电子提供动力.
结论:
- 开发的黑-Zn-MXene混合物显著提升了基于MXene的ZIC中的Zn离子储存.
- 混合材料通过与TENGs的有效协同作用,使得高性能,可穿戴的自动供电系统成为可能.
- 这项工作为ZIC在自动供电电子设备中的实际应用铺平了道路.
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