柔性、微型能源儲存裝置由于其柔韌和輕便等特點(diǎn)，在可穿戴電子設備、智能皮膚和便攜式智能手機等方面展現出巨大的應用前景。其中，柔性的全固態(tài)超級電容器具有結構簡(jiǎn)單、制作方便、功率密度高、充放電快速、以及循環(huán)壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)，成為了能源儲存器件的研究重點(diǎn)。
目前，全固態(tài)超級電容器主要包含兩種結構：傳統的三明治結構的固態(tài)超級電容器和平面結構的微型超級電容器。而高性能的超級電容器的電極材料需要有較好的電化學(xué)穩定性、較高的電導率和優(yōu)異的電容性能。
作為一種新型的過(guò)渡金屬碳化物（一個(gè)過(guò)渡金屬和一個(gè)第三或第四族的元素（如Al、Ge、Si等）以及碳或氮元素組成的化合物），MXene（如Ti3C2Tx）因其特有的二維層狀結構、較高的導電性以及化學(xué)穩定性和熱穩定性，廣泛地應用在鋰離子電池、超級電容器和電催化反應中。然而研究發(fā)現，MXene的尺寸（≈200 nm）相對較小，不利于構建高性能、柔性的大面積薄膜型全固態(tài)超級電容器電極。
近日，德累斯頓工業(yè)大學(xué)馮新亮和中科院牛利等人制備了基于MXene和電化學(xué)剝離的石墨烯納米復合物薄膜電極，并將其應用到傳統的固態(tài)超級電容器和平面的微型超級電容器中。
該復合膜具有兩方面的優(yōu)勢：
（1）電化學(xué)剝離的高質(zhì)量的石墨烯層可以作為整個(gè)膜電極的機械支架，進(jìn)一步的增強膜電極整體的柔性、穩定性和長(cháng)程導電性；
（2）MXene納米片穿插在石墨烯片層之間，可以提供大量的層間距，有利于充放電過(guò)程中離子的快速嵌入和脫嵌。
 得到的膜電極在組裝成傳統對稱(chēng)柔性超級電容器后，在0.1 A cm-3的電流密度時(shí)，其體積電容高達216 F cm-3，同時(shí)在2500次充、放電循環(huán)后，比容量仍能保持85.2%。另外，通過(guò)掩膜版噴涂溶液相的MXene/電化學(xué)剝離石墨烯墨水制備的叉指狀微型超級電容器，在5 mV s-1的循環(huán)伏安掃描速度下，其面積電容和體積電容分別高達3.26 mF cm-2和33 F cm-3，這些性能指標高于目前大部分同類(lèi)文獻所報道的數值。
隨后，對此微超級電容器進(jìn)行彎折的柔性狀態(tài)下進(jìn)行循環(huán)測試，在2500次循環(huán)充放電之后，其電容性能依然可以保持82%。值得關(guān)注的是，在該研究中，研究人員利用自制的電化學(xué)剝離裝置制備出的電剝離石墨烯具有高產(chǎn)率，高碳氧比和高分散性等特點(diǎn)。
該研究通過(guò)電極結構的優(yōu)化設計，利用簡(jiǎn)單的方法制備了高性能的超級電容器電極材料，這為制備低成本、高效率的柔性?xún)δ芷骷_(kāi)辟了一條新思路。
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