ACS Nano：具有改进电化学性能的自支撑、无粘合剂和柔性 Ti3C2Tx MXene 基超级电容器电极

念心

2022-05-19

MXenes 由于其独特的特性，在超级电容器电极方面显示出巨大的潜力，但同时实现高电容、倍率能力和循环稳定性以及良好的机械柔韧性却极具挑战性。中山大学材料科学与工程学院Fang Yi通过设计电极结构、修改表面化学及以优化的集成方法优化制造工艺，同时获得了基于 T₃C₂T_x MXene 的超级电容器电极的高度增强的电容、倍率性能和循环稳定性以及良好的机械柔韧性。

本文要点：

（1）这种方法结合且优化了三种都需要煅烧过程的方法：在 MXene 上碳化原位生长的聚合物（“Cpolymer”）、碱处理（“A”）和模板牺牲（“P”）；并且优化工艺导致更丰富的活性位点、更快的离子可及性、更好的化学稳定性和良好的机械柔韧性。

（2）所获得的 P-MXene/Cpolymer-A 电极不含粘合剂且具有自支撑性，不仅具有良好的机械柔韧性，而且比原始 MXene 电极具有更大的电容和更好的倍率性能。具体来说，与原始 MXene（79.6% 保留）和 P-MXene-A（77.3% 保留）电极相比，P-MXene/CPAQ-A 电极（PAQ：醌-胺聚合物）在 5 mV s^-1 时实现了 532.9 Fg^-1 的高电容，同时具有优异的倍率性能和改进的循环稳定性（在 20 A g^-1 下 40000 次循环后电容保持率为97.1% ）。此外，发现碳化原位生长的聚合物可以不同程度地去除-F基团，并且可以通过碱处理来累积去除效果。

参考文献：

Rui Ma, Xujing Zhang, Jingting Zhuo, Lingyun Cao, Yutong Song, Yajiang Yin, Xiaofeng Wang, Guowei Yang, and Fang Yi.

Self-Supporting, Binder-Free, and Flexible Ti3C2Tx MXene-Based Supercapacitor Electrode with Improved Electrochemical Performance. ACS Nano 2022

DOI:10.1021/acsnano.2c03351

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c03351