改善電化學能量存儲設備的電極中離子的傳輸性，對于電荷存儲和倍率性能至關(guān)重要。尤其在低工作溫度下，有機電解質(zhì)中離子遷移的動力學很慢。本文中，我們報告了一種新型的MXene-碳納米管（CNT）復合電極，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。通過使用特別設計的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。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復合電極可在有機電解質(zhì)中實現(xiàn)高電容（高達130 F g
-1 (276 F cm
-3))，并具有高電容保持率。該研究也是第一個在低溫(低至- 60°C)下使用MXene基超級電容器的報告。
Fig. 1 MXene結(jié)-CNT復合電極的設計，可實現(xiàn)有效的離子傳輸。
Fig. 2 打結(jié)的CNT和打結(jié)MXene-CNT復合電極的特性。
Fig. 3 有機混合電解質(zhì)中MXene結(jié)-CNT復合電極的電化學分析。
Fig. 4 不對稱全電池的電化學測試。
相關(guān)研究成果于2020年由華中科技大學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
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