华中科技大学Ming Xu课题组--最大化MXene结-碳纳米管复合电极中的离子传输以实现高速电化学能量存储
改善电化学能量存储设备的电极中离子的传输性,对于电荷存储和倍率性能至关重要。尤其在低工作温度下,有机电解质中离子迁移的动力学很慢。本文中,我们报告了一种新型的MXene-碳纳米管(CNT)复合电极,该电极可最大程度地提高离子的可及性,从而在低温下具有出色的倍率性能。通过使用特别设计的CNTs打结,打破MXene Ti3C2二维层的常规水平排列,可以改善低温下的离子输运。打结CNTs中大而打结状的结构阻止了Ti3C2薄片的重新堆积,并形成快速的离子传输路径。在10 mV s-1至10 V s-1的宽扫描速率范围内,带有MXene结的CNT复合电极可在有机电解质中实现高电容(高达130 F g-1 (276 F cm-3)),并具有高电容保持率。该研究也是第一个在低温(低至- 60°C)下使用MXene基超级电容器的报告。
Fig. 1 MXene结-CNT复合电极的设计,可实现有效的离子传输。
Fig. 2 打结的CNT和打结MXene-CNT复合电极的特性。
Fig. 3 有机混合电解质中MXene结-CNT复合电极的电化学分析。
Fig. 4 不对称全电池的电化学测试。
相关研究成果于2020年由华中科技大学Ming Xu课题组,发表在Nature Communications (https://doi.org/10.1038/s41467-020-19992-3)上。原文:Maximizing ion accessibility in MXene-knotted carbon nanotube composite electrodes for high-rate electrochemical energy storage。
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