吉林大学物理学院Yu Gao等--金属离子诱导多孔MXene用于全固态柔性超级电容器

MXenes通常用于能量存储应用。然而，大的纳米片和重新填充不利于离子扩散，从而限制了其速率能力。在这里，一种制备柔性多孔MXene−M超级电容器电极的策略可以同时扩大层间的层间距并在层中形成孔。结果表明，Ti₃C₂T_x-Mn在100 a g^-1的电流密度下循环10万次后仍有248 F g^-1的寿命。此外，基于Ti₃C₂T_x−Mn的对称全固态超级电容器的体积能量高达52.4 mWh cm⁻³，并在55.3 W cm⁻³的超高体积功率密度下保持38.4 mWh cm⁻³。我们认为，该工作为后期MXene层间距的调控和多孔结构的设计提供了思路，可广泛应用于下一代高能密度和功率密度的实际应用中。

图1 (a) MXene−M (M代表Mn, Ni, Co)电极制备示意图。Ti₃C₂Tx−Mn的TEM图像。(b、c)高分辨率图像;(d) Ti₃C₂T_x−Mn的SEM图像;(f−i) Ti、C、Mn和O的Ti₃C₂T_x−Mn元素映射。

图2.(a) Ti₃C₂T_x、Ti₃C₂T_x−Mn、Ti₃C₂T_x−Ni、Ti₃C₂T_x−Co的XRD谱图;(b, c) Ti₃C₂Tx−Mn和Ti₃C₂T_x的Ti 2p和O 1s区域的高分辨率XPS光谱;(d) Ti₃C₂T_x、Ti₃C₂T_x−Mn、Ti₃C₂T_x−Ni、Ti₃C₂T_x−Co的孔径分布曲线。

图3电化学性能测试。

图4.(a) OCV下Ti₃C₂T_x和Ti₃C₂T_x−Mn电极浸泡在3m H₂SO₄中的XRD图。(b, c) (b) Ti₃C₂T_x和(c) Ti₃C₂T_x−Mn电极在3m H₂SO₄中的电化学原位x射线衍射研究。(d) Ti₃C₂T_x−Mn电极的第四循环原位x射线衍射研究。

图5全固态对称超级电容器的电化学性能。

相关科研成果由吉林大学物理学院Yu Gao等人于2022年发表在Nano Letters (https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c04320)上。原文：Metal Ion-Induced Porous MXene for All-Solid-State FlexibleSupercapacitors。