梯度层的MXene/ Hollow Lignin纳米球架构设计,用于灵活和可拉伸的超级电容器
Haonan Zhang1,2, Cheng Hao2, Tongtong Fu2
1Jiangsu Provincial Key Lab of Sustainable Pulp and Paper Technology and Biomass Materials, NanJing Forestry University, Nanjing, 210037, People's Republic of China.
Nano-micro letters
|October 17, 2024
概括
研究人员使用空洞的宁纳米圈和MXene开发了高度可拉伸的超级电容器. 这种新的设计增强了可穿戴电子产品的能量储存,在极端应力下保持性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 随着对灵活可穿戴电子产品的日益增长的需求,需要先进的可拉伸式储能解决方案.
- 现有的超级电容器往往缺乏高应变应用所需的耐用性和机械完整性.
- 二维过渡金属碳化物 (MXenes) 显示出储能方面的前景,但面临着超堆叠和机械稳定性的挑战.
研究的目的:
- 设计和制造高度伸缩和耐用的超级电容器,使用一种新的梯度层架构.
- 研究空洞素纳米圈 (HLNPs) 和MXene的协同效应,以提高电化学性能和机械性能.
- 展示生物基材料在先进的储能设备中的潜力.
主要方法:
- 通过将HLNP插入Ti3C2Tx MXene层,以渐变的梯度来制造梯度层结构.
- 利用HLNP的微室架构来改善离子和电子的可访问性和伪容量利用.
- 由此产生的灵活电极和全固态超级电容器的机械性能和电化学性能的表征.
主要成果:
- 一个具有光滑离子通道的多层多孔MXene结构被成功构建,减少了MXene片的叠加.
- HLNP-MXene架构显著提高了特定容量,实现了灵活电极的1273 mF cm−2 (241 F g−1).
- 超级电容器表现出极好的伸展性 (600%的单轴拉伸力) 和耐用性,在1000次拉伸释放周期后保持电容.
结论:
- 开发的渐变层级HLNP-MXene架构为创建高度可拉伸和稳定的超级电容器提供了可行的策略.
- 纳入生物基的HLNP有效地提高了基于MXene的储能器件的机械完整性和电化学性能.
- 这项工作为在先进的灵活电子和储能应用中利用生物质衍生材料开辟了新的途径.
