Materials Today：纱线也能储能？使用MXene涂层纱线的3D编织储能纺织品

兔兔

2020-03-09

基于纺织品的储能设备有望替代商用智能服装中笨重且不舒适的电池。基于纤维和纱线的超级电容器，已该领域占主导地位，已证明约4 cm以下长度的纱线具有出色的电化学性能，但由于电阻增加，纱线生产长度有限。有鉴于此，德雷塞尔大学Genevieve Dion与Yury Gogotsi设计了一种新型的可穿戴储能器件结构——三维编织超级电容器，并对其进行了原型设计，旨在利用编织织物的结构来提高长纱线电极的性能。

本文要点：

1）使用纱线涂覆平台，将Ti₃C₂T_x MXene涂覆在棉纱（1层和2层）和复丝尼龙纤维上，制备了数十米的Ti₃C₂T_x涂层纱线电极。这项工作证明了MXene涂层纱线自动化生产的可行性，可以使用纺织工业中现有的涂层工艺对其进行复制。

2）涂布后，使用市售的Shima Seiki 3D编织机将纱线编织到纺织品储能装置中。这些装置被编织在一起；电极被编织在绝缘纱的两边，作为较大织物上一小块区域的一部分。

3）研究了编织结构和几何结构对电化学性能的影响，以尝试生产具有能量和能量密度的实用化储能纺织品。最后，在选定器件设计方案后，将三个器件编织在一起，演示了一个纺织储能器件的工作原型。利用这项工作中使用的工艺，自动化纱线涂层、工业编织技术和纺织超级电容器可以被快速设计、编程、原型化，并实现批量生产。

这是第一篇研究工业相关编织参数的工作，这项工作在设计基于MXene纱线的纺织超级电容器时，可以规模化连续生产无限长度的纱线。

Ariana Levitt et al. 3D knitted energy storage textiles using MXene-coated yarns. Mater. Today 2020.

DOI: 10.1016/j.mattod.2020.02.005.

https://doi.org/10.1016/j.mattod.2020.02.005