目前，凝胶电解质在储能领域的应用由于离子电导率低和机械性能差，无法满足更高的离子传输和优异的机械性能要求。 本文提出了一种新颖的策略，在 MXene 表面接枝低聚物聚醚胺，实现从固态 MXene 到 MXene 纳米流体的转变，避免了 MXene 的氧化和聚集，然后将其引入凝胶电解质，提供离子传输通道和机械性能。 MXene 内核与聚醚胺冠层的协同作用使电解质离子产生路易斯酸碱相互作用，不仅促进电解质解离，还提供了离子传输通道。 实验和分子动力学模拟表明，由于 MXene 和聚醚胺促进了电解质的解离，减少了阴阳离子之间的静电干扰，电解质离子的离子扩散能力得到了增强。 在 1 A g^-1 电流密度下，组装好的超级电容器的比容量为 114.28 F g^-1，循环 3000 次后容量保持率为 91.30 %。 这项工作为制造高性能器件提供了新的思路。
 

Fig 1. a) MAX 和 MXene 的 XRD 图，b) PAM/MXene-M2070 凝胶（MXene-M2070 含量为 1%）、c) PAM、PAM/MXene（MXene-M2070 含量为 0.02% 的 MXene-M2070 含量）和 PAM/MXene-M2070 （1% 的 MXene-M2070 含量）凝胶的电解质；d) 拉伸曲线；e) 和 f) PAM、PAM/MXene（0.02% 的 MXene-M2070 含量）和 PAM/MXene-M2070 凝胶的保水性。
 
 
Fig 2. PAM 凝胶 a,b)、PAM/MXene c,d)、PAM/MXene-M2070 e,f) 的电子显微照片。
 

Fig 3. a） 纽扣电池的 EIS，b） PAM、PAM/MXene 和 PAM/MXene-M2070 的 Warburg 阻抗因数，c） PAM、PAM/MXene（MXene-M2070 含量为 0.02%）和 PAM/MXene-M2070（MXene-M2070 含量为 1%）超级电容器的 EIS，d） PAM/MXene-M2070（MXene-M2070 含量为 1%）超级电容器的 CV 曲线，e） 三种超级电容器的 CV 比较，f） PAM/MXene-M2070（MXene-M2070 含量为 1%）超级电容器的 GCD 曲线， g） 0.5–3 A g^-1 时的倍率性能曲线，以及 h） 1 A g^-1 时的循环稳定性和库仑效率。
 

Fig 4. a） PAM/MXene 和 PAM/MXene-M2070 的分子模型。b） PAM/MXene-M2070 的径向分布函数 RDF 曲线。c） Na⁺–MXene 和 Na⁺–MXene-M2070 的结合能比较，关于 d） Na⁺ 和 e） PAM、PAM/MXene 和 PAM/MXene-M2070 的 SO₄^2- 的 MSD 曲线。f–h） PAM、PAM/MXene 和 PAM/MXene-M2070 的配位数 （CN）。
 
        相关研究工作由江苏科技大学Jiaoxia Zhang、Xiaojing Wang与西安电子科技大学Peipei Li课题组于2024年联合在线发表在《Adv. Funct. Mater》期刊上，A Supercapacitor Driven by MXene Nanofluid Gel Electrolyte Induced the Synergistic High Ionic Migration Rate and Excellent Mechanical Properties，原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202414934

转自《石墨烯研究》公众号