science >> Wetenschap >  >> Chemie

Ontwikkelen van een breed temperatuurbereik en hoogspannings waterige MXene planaire micro-supercondensatoren

(a) Het elektrochemische stabiliteitsvenster van hooggeconcentreerde LiCl waterige elektrolyt breidt uit tot ~ 2,7 V. (b) Het spanningsvenster van MXene-elektrode in hooggeconcentreerde LiCl waterige elektrolyt wordt verbreed tot 1,8 V. (c) Momentopnamen van evenwichtstrajecten van hooggeconcentreerde LiCl waterige elektrolyt. (d) Galvanostatische lading-ontladingsprofielen van MXene vlakke micro-supercondensatoren met verschillende micro-elektrodediktes. (e) Cyclische voltammetriecurves van MXene vlakke micro-supercondensatoren bij verschillende temperaturen. (f) Optische afbeeldingen van de letter "DICP", bestaande uit LED-lampjes, verlicht door serieel verbonden MXene planaire micro-supercondensatoren in buigbare draagbare toestanden. Krediet:Yuanyuan Zhu en Shuanghao Zheng. Krediet:Science China Press

Een recente studie geleid door Prof. Zhong-Shuai Wu (Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS)), en Prof. Hui-Ming Cheng (Institute of Metal Research of CAS) en gepubliceerd in National Science Review onderzoekt waterige MXene planaire micro-supercondensatoren.

MXenes, een familie van 2D-overgangsmetaalcarbiden en nitriden met meer dan 30 soorten, zijn in opkomst als hoogwaardige elektrodematerialen. Een MXene-elektrode wordt echter gemakkelijk geoxideerd bij een hoog anodisch potentieel in waterige elektrolyten, en de bedrijfsspanning wordt normaal gesproken beperkt door het elektrochemische thermodynamische stabiliteitsvenster van water, wat resulteert in kleine bedrijfsspanningen, meestal minder dan 0,6 V, wat de energiedichtheid aanzienlijk beperkt van op MXene gebaseerde MSC's (MXene-MSC's).

Bovendien bevriezen waterige elektrolyten gemakkelijk bij temperaturen onder het vriespunt, wat leidt tot een scherpe daling van de ionische geleidbaarheid. Terwijl bij hoge temperaturen de structuur van waterige elektrolyten zo onstabiel is dat het vanwege de vluchtigheid moeilijk is om interne watermoleculen vast te houden. Daarom is het nog steeds een grote uitdaging om waterige elektrolyten te ontwikkelen met een hoog voltage en een breed temperatuurbereik.

"We hebben een goedkope, milieuvriendelijke en hooggeconcentreerde waterige LiCl-elektrolyt ontwikkeld om de reactiekinetiek van MXene te reguleren (Ti3 C2 Tx ) elektrode en elektrolyt, die niet alleen de bedrijfsspanning van MXene-MSC's verbreedden door oxidatie bij hoge potentiaal te remmen, maar ook het temperatuurbereik verhoogden vanwege een laag vriespunt," zei prof. Wu.

De als gefabriceerde symmetrische planaire waterige MXene-MSC's met de bovengenoemde elektrolyt bereikten een bedrijfsspanning tot 1,6 V en een energiedichtheid tot 31,7 mWh cm -3 bij kamertemperatuur.

Het lage vriespunt (-57 °C) van hooggeconcentreerde LiCl-gelelektrolyt stelde MXene-MSC's ook in staat stabiel te werken in een breed temperatuurbereik (-40 °C tot 60 °C). Dankzij de schaalbaarheid en flexibiliteit van MXene-MSC's kunnen ze gemakkelijk worden geïntegreerd in draagbare micro-elektronica. + Verder verkennen

Nieuwe strategie om pseudocapacitieve prestaties van micro-supercondensatoren te verbeteren




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Malawi wendt zich tot Britse troepen in stropersoorlog
  2. Wat zijn de functies van zetmeel in plantencellen?
  3. Deze kleine ouders van koraalrifvissen beslissen wanneer hun embryo's uitkomen
  4. Geen herten meer in de koplamp:onderzoek toont aan dat grote zoogdieren wel gebruik maken van wegkruisingsconstructies
  5. Een 3D-model plantencel maken zonder voedsel
  6. Kenmerken van nucleïnezuren
  7. Een onwaarschijnlijke held vergiftigen bij het afweren van exotische indringers?
  8. Wat doet acetonalcohol met een gramkleuring?
  9. Teams van sperma zwemmen soepeler tegen de stroom in

Wetenschap