隨著對微型電子器件需求的日益增大,微型能源存儲系統(如薄膜電池和薄膜電容器)近年來受到廣泛關注。Ti3C2Tx MXene由于高電子導電性、高親水性及開放的層間結構,被認為是一類性能優越的超級電容器電極材料。為顯著提升Ti3C2Tx的面積比容量,引入可產生贗電容貢獻的過渡族金屬氧化物層(例如Fe3O4)是可行途徑。采用高溫退火將導致Ti3C2Tx在高溫下產生相變,使得器件性能衰減,從而限制了該方面的進展。
科研人員基于Ti3C2Tx墨水采用直接書寫法在柔性襯底上成功制備了Ti3C2Tx薄膜,通過激光晶化方法將多孔Fe3O4薄膜生長于Ti3C2Tx薄膜上,此過程能顯著抑制MXene的氧化問題,成功構建三明治型MXene/Fe3O4/MXene超級電容器電極。基于三明治型MXene/Fe3O4/MXene的電極可組裝成柔性全固態柔性對稱超級電容器,并具有非常優越的循環穩定性。器件經串聯后,能顯著拓寬工作電壓的窗口至3.5V,進而能驅動不同顏色的LED燈。該工作為MXene基超級電容器電極材料的性能改善提供了新方法。
該工作得到國家重點研發計劃和國家自然科學基金的支持。
全文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775321004171。
圖1. Fe3O4薄膜彎曲不同角度的實物圖。
圖2.(a)五個器件串聯和并聯的CV圖;(b)五個器件串聯和并聯的GCD示意圖;器件驅動(c)紅色LED和(d)黃色LED實物圖。