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ACS Nano:基于多孔氮掺杂MXene的3D打印高性能钠离子混合电容器

钠离子混合电容器由于结合了电池型负极和电容性正极而同时具有高能量密度和高功率密度,是极具潜力的新一代储能体系。然而,负极缓慢的法拉第扩散过程与正极非法拉第反应的吸脱附过程不匹配,导致其整体器件的性能难以令人满意。同时,传统的电极制造方法制备的电极负载量低,电极结构不可控,很大程度上限制了混合电容器的发展。


近日,苏州大学能源学院、能源与材料创新研究院孙靖宇教授(点击查看介绍)和邹贵付教授(点击查看介绍)(共同通讯作者)等利用三聚氰胺-甲醛树脂微球为模板,成功制备了多孔氮掺杂的Ti3C2 MXene材料,并以此为负极、活性炭(AC)为正极进行3D打印,成功构筑了高性能的钠离子混合电容器。3D打印可通过调控打印层数来调节活性物质的负载量,打印出的电极具有丰富的孔道,有利于电解液的浸润。电化学性能测试表明,3D打印的钠离子混合电容器的质量能量密度/功率密度可达101.6 Wh kg-1/3268 W kg­-1,面积能量密度/功率密度达到1.18 mWh cm−2/40.15 mW cm−2

模板法合成多孔氮掺杂的Ti3C2 MXene(N-Ti3C2Tx)用于3D打印。

以N-Ti3C2Tx为负极活性材料,AC为正极活性材料配制墨水进行3D打印。


3D打印的钠离子混合电容器兼具高功率密度和高能量密度。


这一成果近期发表在ACS Nano 上,论文的第一作者为硕士研究生樊赵地


原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

3D Printing of Porous Nitrogen-doped Ti3C2 MXene Scaffolds for High-Performance Sodium-Ion Hybrid Capacitors

Zhaodi Fan, Chaohui Wei, Lianghao Yu, Zhou Xia, Jingsheng Cai, Zhengnan Tian, Guifu Zou, Shixue Dou, Jingyu Sun

ACS Nano, 2020, DOI: 10.1021/acsnano.9b08030


导师介绍

孙靖宇

https://www.x-mol.com/university/faculty/80141

邹贵付

https://www.x-mol.com/groups/Zou_Guifu


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