科研人员研制出宽温区1.6V高电压MXene微型超级电容器

发布日期:2022-08-01 08:56    点击次数:116

刻日,中国科学院大连化学物理研究所催化底子国家重点试验室二维质料化学与动力应用研究组研究员吴忠帅团队与中科院院士、金属研究所研究员成会明合作,开收回一种安好、绿色、低成本的“氯化锂包水”高浓水系电解液,并以此构建出宽温区1.6V高电压水系MXene微型超级电容器。

MXene作为新型二维质料,具有高的电导率和超高的体积电容,是微型超级电容器的关键质料之一。然而,MXene在水系电解液中易在高阳极电位下氧化,且受到水的电化学奔忙动窗口的限定,导致事变电压平日小于0.6V,限定了MXene微型超级电容器的能量密度。其他,水系电解液在零度下列易结冰,导致离子导电性急剧下落。高温下,电解液的组织不奔忙动,很难留存外部的水分子。因而,研制耐低压、宽温区的水系电解液存在寻衅。

基于以上成就,该合作团队研制了一种低成本、情形敌对的“氯化锂包水”高浓水系电解液,经由过程调治MXene微电极与电解质之间的反馈动力学,有用抑止了MXene在高电位下的氧化,从而拓宽MXene微型超级电容器的事变电压,且能在较宽的温度领域内运行。研究缔造,基于高浓氯化锂凝胶电解液的对称平面MXene微型超级电容器的事变电压高达1.6V,体积能量密度可达31.7 mWh/cm3。由于高浓氯化锂凝胶电解液超高的离子电导率(69.5mS/cm)和超低的熔点(-57°C),MXene微型超级电容器可在-40°C到60°C的宽温度领域内畸形事变,分化其在极端情形中的适用性。该事变为构建水系高电压宽温区微型超级电容器供应了新的研究思路。

在构建MXene基超级电容器和电池方面,吴忠帅团队前期开收回多功用水系MXene墨水用于高电容电极、电池和传感质料(Adv. Mater.)及微型超级电容器(Adv. Energy Mater.);倒退了离子液体预插层MXene微电极计策构建出高比能微型超级电容器(J. Mater. Chem. A);开收回三维MXene基无枝晶的锂金属负极(ACS Nano);提出了一步碱化MXene计策制备出MXene纳米带(Nano Energy),同时联结氧化处理惩罚获患有MXene衍化超薄钛酸钠或钛酸钾纳米带,具有精良储钠/钾性能(ACS Nano)。

相干研究功能以Kinetic regulation of MXene with water-in-LiCl electrolyte for high-voltage micro-supercapacitors为题,揭橥在《国家科学驳斥》(National Science Review)上。研究事变失去国家自然科学基金、中科院干净动力翻新研究院合作基金、辽宁省核心蛊惑地方专项等的支持。

大连化物所等研制出宽温区1.6V高电压MXene微型超级电容器

起原:中国科学院大连化学物理研究所