北京理工大学集成电路与电子学院--ti3c2tx mxene阴极氧化还原活性电解质柔性锌离子微超级电容器集成压力传感应用

MXene基锌离子杂化微超级电容器(MSCs)中常用的水溶液电解质限制了它们的循环和速率稳定性。在电解质中添加金属和非金属添加剂是提高锌离子间充质干细胞性能的有效方法。在此，我们提出了一种添加剂辅助Zn(CF₃SO₃)₂电解质作为氧化还原活性电解质，通过简单的喷雾法来测量由导电Ti₃C₂T_x-LiCl集电流和Ti₃C₂T_x-DMSO阴极组成的柔性MXene基Zn-离子杂化MSC。在电流密度从5 A/cm³到30 A/cm³再到5 A/cm³的变化过程中，加入K₃Co(CN)₆添加剂的MSC的容量保持率> 99.0%，高于加入CKNSe添加剂的MSC的96.7%和不添加添加剂的MSC的82.3%。此外，设计的具有氧化还原活性的K₃Co(CN)₆电解质的MSC在5000次循环后显示出70%的最大电容保持。此外，利用Ti₃C₂T_x MXene阴极和基于氧化还原活性电解质的柔性Zn离子MSC为基于Ti₃C₂T_x的压力传感器供电，该集成系统良好的压力响应为开发大容量、长周期稳定的储能装置提供了思路，也为电容-传感器集成系统开辟了新的途径。

图1 二维Ti₃C₂T_x -DMSO纳米片的合成与表征，以及指间微超级电容器的制备步骤。

图2. 纯Zn(CF₃SO₃)₂电解质和含K₃Co(CN)₆或CKNSe添加剂的杂化电解质的基本表征分析。

图3比较不添加添加剂、添加K₃Co(CN)₆和添加CKNSe的锌离子MSCs的电化学性能。

    

图4. K₃Co(CN)₆添加剂对间充质干细胞的电化学性能及机理研究。

图5(a) Ti3C2Tx-DMF@P(VDF-TrFE)压力传感器响应原理。(b) Ti3C2Tx-DMF@P(VDF-TrFE)传感材料的SEM图像。(c)分别在0 pa、204 pa、408 pa、612 pa的I-V曲线。(d)不同压力下的电流响应。(e)基于Ti3C2Tx-DMF@P(VDF-TrFE)压力传感器的恢复时间。 (f)柔性集成系统由一个带有K₃Co(CN)₆添加剂的平面Ti₃C₂T_x-DMSO MXene基-Zn离子杂化SC和Ti₃C₂T_x-DMF@P(VDFTrFE)基压力传感器组成。(g)当手指按压或释放传感器时，集成系统相应的电流响应。

相关科研成果由北京理工大学集成电路与电子学院Guozhen Shen等人于2022年发表在Nanoscale (DOI: 10.1039/D2NR06626B)上。原文：Ti3C2Tx MXene Cathodes with Redox-Active Electrolyte basedFlexible Zn-ion Microsupercapacitor for integrated Pressure Sensing Application。