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黑色Phosphorus@Ti 3c 2t x MXene复合材料与工程化学键,用于商业级电容储能( Black Phosphorus@Ti 3 C 2 T x MXene Composites with Engineered Chemical Bonds for Commercial-Level Capacitive Energy Storage )
Zhenghui Pan Lixing Kang Tan Li Moaz Waqar John Wang
具有高离子可及表面和快速离子传输速率的可接触电解质的多孔但密集填充的MXene复合电极已经显示出高体积性能超级电容器(SCs)的特殊前景,但是它们在很大程度上受到速率能力不足和电化学循环性差的限制,以及多孔网络结构的机械鲁棒性的不稳定性。本文利用化学键合设计,通过在破碎的MXene薄片上原位生长BP纳米粒子,成功地制备了3D多孔网络结构的黑磷(BP)@MXene致密膜。在BP-MXene界面上形成的强界面相互作用(Ti-O-P键)不仅增强了BP-MXene异质结构中的原子电荷极化,导致有效的界面电子传输,而且稳定了三维多孔但致密的结构,大大提高了机械鲁棒性。因此,使用具有实际质量负载水平(15 mg cm-2)的BP@MXene复合膜的完全封装的SCs提供了72.6 Wh L-1的高电池组体积能量密度,接近铅酸电池(50-90 Wh L-1),以及长期稳定性(50000次循环后90.58%的电容保持率)。这种高能量密度的实现弥合了传统电池和SCs之间的差距,代表了设计紧凑型电极向商用级电容储能的及时突破。
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