空洞多孔Co_0.85Se/ZnSe@MXene阳极具有多层内置电场,用于高性能离子电容器

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:

• 离子电容器 (SIC) 提供高能量和功率密度,但受到阳极-阴极动态行为不匹配的限制.
• 电池类型阳极和快速电容类型阴极的缓慢动力学阻碍了SIC的整体性能.

研究的目的:

• 通过解决动力差异,为SIC设计高性能阳极.
• 为了提高离子电容阳极的稳定性和离子运输动力学.

主要方法:

• 使用蚀刻和静电自组装制造一个空洞多孔的Co_0.85Se/ZnSe@MXene阳极.
• 使用密度函数理论 (DFT) 计算来研究离子扩散和吸附.
• 使用新型阳极和活性碳 (AC) 阴极组装的SIC.

主要成果:

• Co_0.85Se/ZnSe@MXene阳极表现出极好的循环稳定性 (在1000个循环后为406 mA hg^{-1) 和速率能力 (288 mA hg-1 在10 A g-1).}
• 开发的SIC实现了高能量/功率密度 (144Whkg-1 / 12000Wkg-1) 与持续的性能 (>80%的保留经过10000次循环).
• DFT发现,阳极中的多层内置电场促进了离子扩散,并减少了Na+的吸附能量.

结论:

• 多重结构的阳极设计有效地减轻了体积变化,并增强了离子/电子传输动力学.
• 带有诱导多层内置电场的工程阳极显示出对先进的高能和高功率SIC显著的希望.