二维过渡金属碳化物(MXenes)具有高度亲水的表面和优异的金属导电性,在电化学储能领域具有很高的价值。然而,中间层的易堆叠倾斜会导致MXenes内离子可及性和可用传输路径降低,从而限制其电化学性能。

最大化用于锌离子储能的纳米级离子通道MXene电极中的离子可及性

为了充分发挥MXenes在电化学储能方面的优势并抑制自堆叠行为,已经开发了一系列方法。空穴刻蚀被认为是提高离子可及性和传输效率的有效策略之一,可应用于高性能储能器件的构建。

化学刻蚀制备纳米级离子通道电极具有良好的应用前景。然而,控制化学蚀刻的程度以有效调节电化学储能仍然是一个巨大的挑战。

在一篇ScienceBulletin论文中,基于纳米级面内离子通道的设计理念,通过化学氧化制备了具有面内离子通道的MXene纳米片,并将其转化为用于构建自愈锌离子微电容器(ZIMC)的电极。具有优异的抗自放电性能。

具有面内离子通道的MXene纳米片可以有效缩短离子的传输距离,提高ZIMC的电化学性能,同时保留大尺寸MXene纳米片的优异机械强度和导电性。

所制造的基于MXene的自修复锌离子微型电容器在2mAcm-2的电流密度下表现出高面积比电容(532.8mFcm-2)、低自放电率(4.4mVh-1)和高能量在2800μWcm-2的功率密度下,密度为145.1μWhcm-2。所制备的ZIMC具有优异的抗自放电性能和自愈能力,可以长期支持微电子器件,在柔性电子领域具有巨大的应用潜力。

基于纳米级离子通道的设计,构建了具有最大离子可及性和高机械强度的MXene电极,可用于大容量锌离子储能。平面内离子通道的设计为有效提高MXenes和其他二维材料的电化学储能能力提供了一种简单、高效且可扩展的方法。