目前，凝膠電解質在儲能領域的應用由于離子電導率低和機械性能差，無法滿足更高的離子傳輸和優異的機械性能要求。 本文提出了一種新穎的策略，在 MXene 表面接枝低聚物聚醚胺，實現從固態 MXene 到 MXene 納米流體的轉變，避免了 MXene 的氧化和聚集，然后將其引入凝膠電解質，提供離子傳輸通道和機械性能。 MXene 內核與聚醚胺冠層的協同作用使電解質離子產生路易斯酸堿相互作用，不僅促進電解質解離，還提供了離子傳輸通道。 實驗和分子動力學模擬表明，由于 MXene 和聚醚胺促進了電解質的解離，減少了陰陽離子之間的靜電干擾，電解質離子的離子擴散能力得到了增強。 在 1 A g
-1 電流密度下，組裝好的超級電容器的比容量為 114.28 F g
-1，循環 3000 次后容量保持率為 91.30 %。 這項工作為制造高性能器件提供了新的思路。
Fig 1. a) MAX 和 MXene 的 XRD 圖，b) PAM/MXene-M2070 凝膠（MXene-M2070 含量為 1%）、c) PAM、PAM/MXene（MXene-M2070 含量為 0.02% 的 MXene-M2070 含量）和 PAM/MXene-M2070 （1% 的 MXene-M2070 含量）凝膠的電解質；d) 拉伸曲線；e) 和 f) PAM、PAM/MXene（0.02% 的 MXene-M2070 含量）和 PAM/MXene-M2070 凝膠的保水性。
Fig 2. PAM 凝膠 a,b)、PAM/MXene c,d)、PAM/MXene-M2070 e,f) 的電子顯微照片。
Fig 3. a） 紐扣電池的 EIS，b） PAM、PAM/MXene 和 PAM/MXene-M2070 的 Warburg 阻抗因數，c） PAM、PAM/MXene（MXene-M2070 含量為 0.02%）和 PAM/MXene-M2070（MXene-M2070 含量為 1%）超級電容器的 EIS，d） PAM/MXene-M2070（MXene-M2070 含量為 1%）超級電容器的 CV 曲線，e） 三種超級電容器的 CV 比較，f） PAM/MXene-M2070（MXene-M2070 含量為 1%）超級電容器的 GCD 曲線， g） 0.5–3 A g
-1 時的倍率性能曲線，以及 h） 1 A g
-1 時的循環穩定性和庫侖效率。
Fig 4. a） PAM/MXene 和 PAM/MXene-M2070 的分子模型。b） PAM/MXene-M2070 的徑向分布函數 RDF 曲線。c） Na
+–MXene 和 Na
+–MXene-M2070 的結合能比較，關于 d） Na
+ 和 e） PAM、PAM/MXene 和 PAM/MXene-M2070 的 SO
42- 的 MSD 曲線。f–h） PAM、PAM/MXene 和 PAM/MXene-M2070 的配位數 （CN）。
相關研究工作由江蘇科技大學Jiaoxia Zhang、Xiaojing Wang與西安電子科技大學Peipei Li課題組于2024年聯合在線發表在《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，原文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202414934
轉自《石墨烯研究》公眾號
