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浙理工《ACS AMI》:石墨烯-陰丹酮搭配MXene電極?用于高性能柔性非對稱超級電容器

 昵稱jYn8f 2021-09-23

1成果簡介 

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能量密度公式表明,加寬電壓窗口和最大化電容是提高超級電容器能量密度的有效策略。然而,鑒于水電解,基于水電解質(zhì)的器件通常提供小于1.2V的電壓窗口,并且化學(xué)轉(zhuǎn)化為石墨烯產(chǎn)生中等電容。

本文,浙江理工大學(xué)趙福剛老師課題組在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊發(fā)表名為“High-Performance Flexible Asymmetric Supercapacitor Paired with Indanthrone@Graphene Heterojunctions and MXene Electrodes”的論文,研究將多電子氧化還原可逆、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的陰丹酮 (IDT) π-backbones 與還原的石墨烯氧化物(rGO)框架形成IDT@rGO分子異質(zhì)結(jié)。這種不含導(dǎo)電劑和粘合劑的薄膜電極在-0.2-1.0V的電位范圍內(nèi)提供高達(dá)345Fg–1的最大電容。搭配薄膜電極-Ti3C2Tx MXene在負(fù)極中工作-0.1至-0.6V 的電位范圍提供了高達(dá)769Fg–1的電容。由于IDT@rGO異質(zhì)結(jié)正極和 Ti3C2T x MXene負(fù)極的完美互補(bǔ)電位,聚乙烯醇/H2SO4基于水凝膠電解質(zhì)的柔性非對稱超級電容器在8kWkg –1的高功率密度下提供了1.6V的擴(kuò)大電壓窗口和 17Whkg–1的令人印象深刻的能量密度,以及顯著的速率能力和循環(huán)壽命以及出色的柔韌性和可彎曲性。

2圖文導(dǎo)讀  

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圖1. Ti3C2Tx MXene 負(fù)極(左部分)、IDT@rGO異質(zhì)結(jié)正極(右部分)和全固態(tài)非對稱超級電容器裝置的制造工藝示意圖。

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圖2. (a) XRD 圖案,(b) XPS 光譜,(c) Ti3C2Tx MXene 膠體和柔性薄膜的照片,以及 (d) MXene 薄片的 AFM 圖像。(e) Ti 3 C 2 T x MXene 薄膜表面的 SEM 圖像和 (f) 橫截面 SEM 圖像、(g-i) Ti 的 CV (g)、GCD (h) 和 EIS (i) 曲線3C2Tx MXene薄膜電極。

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圖3. (a) XPS 光譜、(b) CV、(c) GCD、(d) EIS 曲線、(e) XRD 曲線、(f) CV、(g) GCD 和 (h) 比電容變化圖電解質(zhì)預(yù)嵌入的IDT@rGO薄膜電極的電容保持率和電流密度。

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圖4. (a,b) CV 曲線,(c) GCD 曲線,(d) 電流密度相關(guān)比電容變化和循環(huán)時間相關(guān)電容保持變化圖,(e) 漏電流曲線,(f) 自放電曲線,(g) Ragone 圖顯示了本工作中的 MXene// IDT@ rGO異質(zhì)結(jié)非對稱超級電容器與其他報道的器件之間的性能比較,(h,i) 通過 CV 和 GCD 測試評估器件的靈活性,(j) CV 曲線顯示兩個串聯(lián)器件的電壓窗口,以及 (k) 輸出電壓和使用兩個串聯(lián)器件的發(fā)光變色 LED 的照片。


文獻(xiàn):

https:///10.1021/acsami.1c08406

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