Udvikling af et bredt temperaturområde og højspændingsvandige MXene plane mikro-superkondensatorer

En nylig undersøgelse ledet af prof. Zhong-Shuai Wu (Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) fra det kinesiske videnskabsakademi (CAS)), og prof. Hui-Ming Cheng (Institute of Metal Research of CAS) og offentliggjort i National Science Review undersøger vandige MXene plane mikro-superkondensatorer.

MXenes, en familie af 2D-overgangsmetalcarbider og -nitrider med over 30 arter, dukker op som højtydende elektrodematerialer. En MXene-elektrode oxideres dog let ved højt anodisk potentiale i vandige elektrolytter, og dens driftsspænding er normalt begrænset af vands elektrokemiske termodynamiske stabilitetsvindue, hvilket resulterer i små driftsspændinger, normalt mindre end 0,6 V, hvilket i høj grad begrænser energitætheden. af MXene-baserede MSC'er (MXene-MSC'er).

Derudover fryser vandige elektrolytter let ved temperaturer under nul, hvilket fører til et kraftigt fald i ionisk ledningsevne. Mens strukturen af ​​vandige elektrolytter ved høje temperaturer er så ustabil, at det er vanskeligt at tilbageholde indre vandmolekyler på grund af flygtighed. Derfor er det stadig en stor udfordring at udvikle vandige elektrolytter med høj spænding og bredt temperaturområde.

"Vi udviklede en lavpris, miljøvenlig og højkoncentreret LiCl vandig elektrolyt til at regulere reaktionskinetik af MXene (Ti₃ C₂ T_x ) elektrode og elektrolyt, som ikke kun udvidede driftsspændingen af ​​MXene-MSC'er ved at hæmme oxidation ved højt potentiale, men også øgede temperaturområdet på grund af et lavt frysepunkt," sagde prof. Wu.

De som fabrikerede symmetriske plane vandige MXene-MSC'er med den ovennævnte elektrolyt opnåede en driftsspænding på op til 1,6 V og energitæthed på op til 31,7 mWh cm ^-3 ved stuetemperatur.

Det lave frysepunkt (-57 °C) af højkoncentreret LiCl-gel-elektrolyt gjorde det også muligt for MXene-MSC'er at fungere stabilt i et bredt temperaturområde (-40 °C til 60 °C). Skalerbarheden og fleksibiliteten af ​​MXene-MSC'er gør det nemt for dem at blive integreret i bærbar mikroelektronik. + Udforsk yderligere

Ny strategi til at øge pseudokapacitiv ydeevne af mikro-superkondensatorer