目前，凝膠電解質(zhì)在儲能領(lǐng)域的應(yīng)用由于離子電導(dǎo)率低和機(jī)械性能差，無法滿足更高的離子傳輸和優(yōu)異的機(jī)械性能要求。 本文提出了一種新穎的策略，在 MXene 表面接枝低聚物聚醚胺，實現(xiàn)從固態(tài) MXene 到 MXene 納米流體的轉(zhuǎn)變，避免了 MXene 的氧化和聚集，然后將其引入凝膠電解質(zhì)，提供離子傳輸通道和機(jī)械性能。 MXene 內(nèi)核與聚醚胺冠層的協(xié)同作用使電解質(zhì)離子產(chǎn)生路易斯酸堿相互作用，不僅促進(jìn)電解質(zhì)解離，還提供了離子傳輸通道。 實驗和分子動力學(xué)模擬表明，由于 MXene 和聚醚胺促進(jìn)了電解質(zhì)的解離，減少了陰陽離子之間的靜電干擾，電解質(zhì)離子的離子擴(kuò)散能力得到了增強(qiáng)。 在 1 A g
-1 電流密度下，組裝好的超級電容器的比容量為 114.28 F g
-1，循環(huán) 3000 次后容量保持率為 91.30 %。 這項工作為制造高性能器件提供了新的思路。
Fig 1. a) MAX 和 MXene 的 XRD 圖，b) PAM/MXene-M2070 凝膠（MXene-M2070 含量為 1%）、c) PAM、PAM/MXene（MXene-M2070 含量為 0.02% 的 MXene-M2070 含量）和 PAM/MXene-M2070 （1% 的 MXene-M2070 含量）凝膠的電解質(zhì)；d) 拉伸曲線；e) 和 f) PAM、PAM/MXene（0.02% 的 MXene-M2070 含量）和 PAM/MXene-M2070 凝膠的保水性。
Fig 2. PAM 凝膠 a,b)、PAM/MXene c,d)、PAM/MXene-M2070 e,f) 的電子顯微照片。
Fig 3. a） 紐扣電池的 EIS，b） PAM、PAM/MXene 和 PAM/MXene-M2070 的 Warburg 阻抗因數(shù)，c） PAM、PAM/MXene（MXene-M2070 含量為 0.02%）和 PAM/MXene-M2070（MXene-M2070 含量為 1%）超級電容器的 EIS，d） PAM/MXene-M2070（MXene-M2070 含量為 1%）超級電容器的 CV 曲線，e） 三種超級電容器的 CV 比較，f） PAM/MXene-M2070（MXene-M2070 含量為 1%）超級電容器的 GCD 曲線， g） 0.5–3 A g
-1 時的倍率性能曲線，以及 h） 1 A g
-1 時的循環(huán)穩(wěn)定性和庫侖效率。
Fig 4. a） PAM/MXene 和 PAM/MXene-M2070 的分子模型。b） PAM/MXene-M2070 的徑向分布函數(shù) RDF 曲線。c） Na
+–MXene 和 Na
+–MXene-M2070 的結(jié)合能比較，關(guān)于 d） Na
+ 和 e） PAM、PAM/MXene 和 PAM/MXene-M2070 的 SO
42- 的 MSD 曲線。f–h） PAM、PAM/MXene 和 PAM/MXene-M2070 的配位數(shù) （CN）。
相關(guān)研究工作由江蘇科技大學(xué)Jiaoxia Zhang、Xiaojing Wang與西安電子科技大學(xué)Peipei Li課題組于2024年聯(lián)合在線發(fā)表在《Adv. Funct. Mater》期刊上，A Supercapacitor Driven by MXene Nanofluid Gel Electrolyte Induced the Synergistic High Ionic Migration Rate and Excellent Mechanical Properties，原文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202414934
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
