重磅！西北工业大学在全固态对称超级电容器研究中取得新进展

　　成果简介
　　由二维MXene材料制成的独立和可弯曲薄膜由于其高度的灵活性、结构稳定性和高导电性，已显示出作为储能器件电极的巨大潜力。然而，MXene板不可避免重新堆叠很大程度上限制了其电化学性能。本文，西北工业大学材料学院党阿磊、李铁虎教授等研究人员在《ACSAppl。EnergyMater。》期刊发表名为FlexibleTi3C2TxCarbonNanotubesCuSFilmElectrodesBasedonaDualStructuralDesignforHighPerformanceAllSolidStateSupercapacitors的论文，研究通过交替过滤Ti3C2Tx碳纳米管（CNT）杂化和CuS分散的逐层（LbL）方法，通过双重结构设计制备了具有三明治状结构的膜电极。
　　引入的碳纳米管和赝电容CU提供了丰富的活性位点，以增加电极的存储容量。增大的层间距有利于电解质离子的传输。因此，厚度为17m的优化Ti3C2TxCNTsCuSLbL15薄膜电极（1。7mgcm3）在聚乙烯醇（PVA）H2SO4凝胶电解质中仍表现出1ag的高重量电容（336。7Fg）和体积电容（572。4Fcm3），这两者在过去的报告中在相同厚度下都是最高的。同时，该样品在电流密度为9Ag时表现出令人印象深刻的速率能力，57的电容保持率，在高速率为5ag的5000次循环后保持99。6的初始容量的超稳定循环，以及在不同弯曲状态下的良好柔韧性。此外，全固态对称超级电容器在340WL的功率密度下显示出12。72WhL的能量密度。这项工作为组装高性能储能器件的Ti3C2TxCNT和CuS混合电极提供了有效途径。
　　图文导读
　　图1。（a）LbL法制备夹层状Ti3C2TxCNTsCuS薄膜的工艺示意图。（b）在直径为5mm的玻璃棒上包裹独立的柔性Ti3C2TxCNTsCuS薄膜的数字图像，以及（c）用手折叠的相应平面状薄膜。
　　图2。Ti3C2TxCuSLbL5（a）和Ti3C2TxCuSLbL15（b）薄膜横截面的SEM图像及其对应的Ti和铜元素。（c）样品XRD光谱的比较。（d）和（e）分别是（c）在2的510和2635范围内的放大图。（f）样品的相应拉曼光谱。
　　图3。（a）Ti3C2Tx基薄膜电极全固态超级电容器示意图。（b）纯Ti3C2Tx、Ti3C2TxCuSLbL5和Ti3C2TxCuSLbL15薄膜在5mV扫描速率下的CV曲线比较秒。（c）Ti3C2TxCuSLbL15在1至9Ag的不同电流密度下的恒电流充电放电（GCD）曲线。（d）Ti3C2TxCuSLbL15的CV曲线比较和Ti3C2TxCuShybrid15在5mVs的扫描速率下和（e）在1Ag电流密度下的相应GCD曲线。
　　图4、电化学性能
　　图5。（a）组装后的超级电容器在不同弯曲状态下的光学图像。（b）Ti3C2TxCNTsCuSLbL5薄膜在5mVs的扫描速率下不同弯曲角度的CV曲线。（c）与之前报道的作品相比，超级电容器的体积功率和能量密度图。
　　小结
　　综上所述，采用LbL方法制备了具有夹层结构的可弯曲和独立的Ti3C2TxCNTsCuS复合膜电极，其中Ti3C2TxCNTs杂化片材和CuS活性材料分别为通过过滤交替堆积。这项工作为全固态SCs设计高性能电极提供了一种有效的方法，在柔性和可穿戴电子产品中具有巨大的应用潜力。
　　文献：
　　https：doi。org10。1021acsaem。2c01738