随着对微型电子器件需求的日益增大,微型能源存储系统(如薄膜电池和薄膜电容器)近年来受到广泛关注。Ti3C2Tx MXene由于高电子导电性、高亲水性及开放的层间结构,被认为是一类性能优越的超级电容器电极材料。为显著提升Ti3C2Tx的面积比容量,引入可产生赝电容贡献的过渡族金属氧化物层(例如Fe3O4)是可行途径。采用高温退火将导致Ti3C2Tx在高温下产生相变,使得器件性能衰减,从而限制了该方面的进展。
科研人员基于Ti3C2Tx墨水采用直接书写法在柔性衬底上成功制备了Ti3C2Tx薄膜,通过激光晶化方法将多孔Fe3O4薄膜生长于Ti3C2Tx薄膜上,此过程能显著抑制MXene的氧化问题,成功构建三明治型MXene/Fe3O4/MXene超级电容器电极。基于三明治型MXene/Fe3O4/MXene的电极可组装成柔性全固态柔性对称超级电容器,并具有非常优越的循环稳定性。器件经串联后,能显著拓宽工作电压的窗口至3.5V,进而能驱动不同颜色的LED灯。该工作为MXene基超级电容器电极材料的性能改善提供了新方法。
该工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金的支持。
全文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775321004171。
图1. Fe3O4薄膜弯曲不同角度的实物图。
图2.(a)五个器件串联和并联的CV图;(b)五个器件串联和并联的GCD示意图;器件驱动(c)红色LED和(d)黄色LED实物图。