博文
双极自支撑！大比容水系锌离子电容器
精选
||
A New Free–Standing Aqueous Zinc–Ion Capacitor Based on MnO2–CNTs Cathode and MXene Anode
Siliang Wang, Qiang Wang, Wei Zeng*, Min Wang, LiminRuan, Yanan Ma*
2 MXene阳极具有大比电容，避免了ZIC阴极和阳极之间的电容失配问题。
3 本文所提出的ZIC的性能卓越，使其成为下一代储能设备有潜力的候选者。
内容简介
受能源存储机制的限制，当前的能源存储装置具有一些缺点，例如电池的低功率密度和超级电容器的低能量密度。尽管，最近的离子电容器，例如锂和钠离子电容器，可以实现高能量和高功率密度。但是，大多数锂或钠离子电容器采用有机电解质，容易造成严重的安全事故；在有机电解质体系中，由于正负电极动力学与电容的失配，因此很难获得高性能的储能器件；受电池型电极本征特性限制，这些锂或钠离子电容器循环寿命不长；少数基于水系电解质的锂和钠离子电容器，其能量密度往往不高。因此有必要开发高能量密度、高安全性和长寿命的新型水系离子电容器。
图文导读
图1 MnO2-CNTs阴极和MXene阳极的表征。MnO2的(a)SEM图，(b)TEM图，(c)XRD图谱；MXene的(d)SEM图，(e)元素面扫描图，(f)XRD图谱；(g)MnO2-CNTs阴极表面和截面(插图)，(h)MXene阳极表面和截面(插图)和(i)MnO2-CNTs阴极和MXene阳极实物图。
▍ZIC在水系液态电解质中的电化学性能
图2 ZIC在水系液态电解质中的电化学性能。(a, b) CV曲线，(c) GCD曲线，(d)比电容与扫速关系，(e) 能量密度和功率密度，(f) 奈奎斯特图(插图是拟合电路图)，(g) 初始和最后十个循环的GCD曲线和 (h) 循环寿命和库仑效率。
在水系凝胶电解质体系下，ZIC依然表现出优良的电化学性能和柔性。例如，在1mV/s的扫描速率下，ZIC比电容高达97.3 F/g; ZIC的能量和功率密度分别高达67.8 Wh/kg(59.9W/kg)和1085.3 W/kg(12.4Wh/kg); 在弯曲角度从0°到120°过程中，器件CV和GCD曲线几乎没有变化，奈奎斯特图几乎相同。
图3 ZIC在水系凝胶电解质中的电化学性能和柔性。(a，b) CV曲线，(c) GCD曲线，(d) 能量功率和功率密度(插图显示LED由单个ZIC驱动)，(e) 单个ZIC(A，B)和串并联连接ZICs的GCD曲线，(f) ZIC柔性示意图；0-120°弯曲角度下 (g) CV曲线(10 mV/s)，(h) GCD曲线(0.415 A/g)和 (i) 奈奎斯特曲线。
王思亮
电子信息工程学院副教授，硕士生导师
研究方向为柔性储能器件(超级电容器、锌离子电池)、应力传感器和光探测器。
▍主要研究成果
近年来，以第一作者、通讯作者或主要作者身份在ACS Nano、Advanced Energy Materials、Nano Energy、Journal of Materials Chemistry A、Advanced Electronic Materials、ACS Applied Materials & Interfaces等知名国际学术期刊上发表SCI论文20余篇，其中入选ESI高被引论文一篇。主持和参与国家自然科学基金、安徽省自然科学基金和安徽大学高层次人才引进基金。
Email: sliang_wang@163.com
曾玮
（本文通讯作者）
电子信息工程学院副教授，硕士生导师
研究方向为储能器件(超级电容器)及传感器(压力、电磁场传感器)。
▍主要研究成果
近年来，以第一作者、通讯作者或主要作者身份在ACS Applied Materials & Interfaces、Journal of Power Sources、Advanced Electronic Materials等知名国际学术期刊上发表SCI论文20余篇。主持或参与国家自然科学基金、安徽省自然科学基金等项目。
Email: youfmail@163.com
马亚楠
（本文通讯作者）
湖北汽车工业学院副教授，硕士生导师
主要研究功能纳米材料的可控制备、性能调控及其在压敏传感器和能源储存等相关领域的应用研究。
▍主要研究成果
近年来，以第一作者或主要作者身份在Nature Communications、ACS Nano、Advanced Electronic Materials、Sensorand Actuators B、Nano Energy、ACS Applied Materials & Interfaces等知名国际学术期刊上发表SCI论文20余篇，其中入选ESI高被引论文一篇。主持国家自然科学基金、湖北省自然科学基金以及湖北省重点实验室开放项目一项(汽车传动与电子控制)各一项，并参与多项国家基金面上项目。
Email: mayn@huat.edu.cn
撰稿：原文作者
编辑：《纳微快报》编辑部
水系ZIB · 往期回顾 👇
E-mail：editorial_office@nmletters.org
Tel：86-21-34207624
https://blog.sciencenet.cn/blog-3411509-1203286.html
上一篇：高温硫电极：3D纳米叶阵列导电骨架!
下一篇：【相关阅读】超大层间距提升负载！首次报道一种新型钒基水系ZIBs正极材料
