改善電化學(xué)能量存儲(chǔ)設(shè)備的電極中離子的傳輸性，對(duì)于電荷存儲(chǔ)和倍率性能至關(guān)重要。尤其在低工作溫度下，有機(jī)電解質(zhì)中離子遷移的動(dòng)力學(xué)很慢。本文中，我們報(bào)告了一種新型的MXene-碳納米管（CNT）復(fù)合電極，該電極可最大程度地提高離子的可及性，從而在低溫下具有出色的倍率性能。通過使用特別設(shè)計(jì)的CNTs打結(jié)，打破MXene Ti
3C
2二維層的常規(guī)水平排列，可以改善低溫下的離子輸運(yùn)。打結(jié)CNTs中大而打結(jié)狀的結(jié)構(gòu)阻止了Ti
3C
2薄片的重新堆積，并形成快速的離子傳輸路徑。在10 mV s
-1至10 V s
-1的寬掃描速率范圍內(nèi)，帶有MXene結(jié)的CNT復(fù)合電極可在有機(jī)電解質(zhì)中實(shí)現(xiàn)高電容（高達(dá)130 F g
-1 (276 F cm
-3))，并具有高電容保持率。該研究也是第一個(gè)在低溫(低至- 60°C)下使用MXene基超級(jí)電容器的報(bào)告。
Fig. 1 MXene結(jié)-CNT復(fù)合電極的設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)有效的離子傳輸。
Fig. 2 打結(jié)的CNT和打結(jié)MXene-CNT復(fù)合電極的特性。
Fig. 3 有機(jī)混合電解質(zhì)中MXene結(jié)-CNT復(fù)合電極的電化學(xué)分析。
Fig. 4 不對(duì)稱全電池的電化學(xué)測(cè)試。
相關(guān)研究成果于2020年由華中科技大學(xué)Ming Xu課題組，發(fā)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。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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