浙理工《ACS AMI》:石墨烯-阴丹酮搭配MXene电极​用于高性能柔性非对称超级电容器

1成果简介 

能量密度公式表明，加宽电压窗口和最大化电容是提高超级电容器能量密度的有效策略。然而，鉴于水电解，基于水电解质的器件通常提供小于1.2V的电压窗口，并且化学转化为石墨烯产生中等电容。
本文，浙江理工大学赵福刚老师课题组在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“High-Performance Flexible Asymmetric Supercapacitor Paired with Indanthrone@Graphene Heterojunctions and MXene Electrodes”的论文，研究将多电子氧化还原可逆、结构稳定的阴丹酮 (IDT) π-backbones 与还原的石墨烯氧化物（rGO）框架形成IDT@rGO分子异质结。这种不含导电剂和粘合剂的薄膜电极在-0.2-1.0V的电位范围内提供高达345Fg–1的最大电容。搭配薄膜电极-Ti3C2Tx MXene在负极中工作-0.1至-0.6V 的电位范围提供了高达769Fg–1的电容。由于IDT@rGO异质结正极和 Ti3C2T x MXene负极的完美互补电位，聚乙烯醇/H2SO4基于水凝胶电解质的柔性非对称超级电容器在8kWkg –1的高功率密度下提供了1.6V的扩大电压窗口和 17Whkg–1的令人印象深刻的能量密度，以及显著的速率能力和循环寿命以及出色的柔韧性和可弯曲性。

2图文导读

图1. Ti3C2Tx MXene 负极（左部分）、IDT@rGO异质结正极（右部分）和全固态非对称超级电容器装置的制造工艺示意图。

图2. (a) XRD 图案，(b) XPS 光谱，(c) Ti3C2Tx MXene 胶体和柔性薄膜的照片，以及 (d) MXene 薄片的 AFM 图像。(e) Ti 3 C 2 T x MXene 薄膜表面的 SEM 图像和 (f) 横截面 SEM 图像、(g-i) Ti 的 CV (g)、GCD (h) 和 EIS (i) 曲线3C2Tx MXene薄膜电极。

图3. (a) XPS 光谱、(b) CV、(c) GCD、(d) EIS 曲线、(e) XRD 曲线、(f) CV、(g) GCD 和 (h) 比电容变化图电解质预嵌入的IDT@rGO薄膜电极的电容保持率和电流密度。

图4. (a,b) CV 曲线，(c) GCD 曲线，(d) 电流密度相关比电容变化和循环时间相关电容保持变化图，(e) 漏电流曲线，(f) 自放电曲线，(g) Ragone 图显示了本工作中的 MXene// IDT@ rGO异质结非对称超级电容器与其他报道的器件之间的性能比较，(h,i) 通过 CV 和 GCD 测试评估器件的灵活性，(j) CV 曲线显示两个串联器件的电压窗口，以及 (k) 输出电压和使用两个串联器件的发光变色 LED 的照片。

文献：

https://doi.org/10.1021/acsami.1c08406

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