ACS Nano:應(yīng)用于商用級(jí)電容式儲(chǔ)能裝置的黑磷@Ti3C2Tx復(fù)合材料的設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間：2021-10-25 10:13:12 人氣：1907
一、文章概述
電解液可接近多孔但密集的MXene復(fù)合電極具有高離子可及表面和快速離子傳輸速率，在高體積性能超級(jí)電容器方面顯示出非凡的前景。但它們?cè)诤艽蟪潭壬鲜艿剿俾誓芰Σ蛔愫碗娀瘜W(xué)循環(huán)能力差的限制，這與多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的機(jī)械魯棒性的不穩(wěn)定性有關(guān)。利用化學(xué)鍵設(shè)計(jì)，將BP納米顆粒在破碎的MXene薄片上原位生長(zhǎng)，成功制備了三維多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的黑磷(BP)@MXene致密薄膜。在BP−MXene界面上形成的強(qiáng)界面相互作用(Ti−O−P鍵)不僅增強(qiáng)了BP−MXene異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的原子電荷極化，導(dǎo)致有效的界面電子傳輸，但也穩(wěn)定了三維多孔但致密的結(jié)構(gòu)，大大提高了機(jī)械魯棒性。因此，使用BP@MXene復(fù)合薄膜的實(shí)際封裝提供了72.6WhL−1，接近鉛酸電池，以及長(zhǎng)期穩(wěn)定性。這種高密度的實(shí)現(xiàn)彌合了傳統(tǒng)電池和SCs之間的差距，代表了在設(shè)計(jì)緊湊型電極到商用級(jí)電容式能量存儲(chǔ)方面的及時(shí)突破。
二、圖文導(dǎo)讀
圖1.BP@MXene(BP@Ti3C2)復(fù)合材料的合成示意圖。
圖2.材料的結(jié)構(gòu)表征圖。
圖3.材料的電化學(xué)表征圖。
圖4.基于BP@MXene薄膜電極的電磁電解質(zhì)中SCs的電化學(xué)表征。
三、全文總結(jié)
綜上所述，作者研究了合理設(shè)計(jì)BP@MXene緊湊的三維多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的薄膜，在高溫?zé)崽幚硐拢ㄟ^BP納米顆粒在折疊的MXene薄片上進(jìn)行原位生長(zhǎng)，從而產(chǎn)生了在高質(zhì)量載荷下商業(yè)水平的電容儲(chǔ)能。緊湊薄膜形態(tài)中的三維網(wǎng)絡(luò)為電解質(zhì)離子提供了所需的多孔結(jié)構(gòu)運(yùn)輸和吸收，同時(shí)由于BP納米顆粒和MXene之間形成的強(qiáng)Ti−O−P鍵而增加了穩(wěn)定性，利用化學(xué)鍵合設(shè)計(jì)，由鋼、XPS和XANES證實(shí)。實(shí)現(xiàn)文中所展示的商業(yè)級(jí)儲(chǔ)能是朝著其實(shí)際應(yīng)用邁出的重要一步。在一個(gè)致密的薄膜電極中，一個(gè)電解質(zhì)可接近的多孔但致密的網(wǎng)絡(luò)的合理設(shè)計(jì)策略的概念也可以擴(kuò)展到其他二維混合納米材料系統(tǒng)。
文章鏈接：
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c01817
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