安徽大学《ESM》研究快报：微型锌离子超级电容器领域取得的重要突破与进展

近日，安徽大学物理与材料科学学院吴明在教授和胡海波教授在可拉伸柔性微型锌离子超级电容器领域取得重要研究进展。此项研究工作展示了一种简单有效的策略,促进了高性能离子超级电容器的发展。相关研究成果以“Synchronously manipulating Zn2+ transfer and hydrogen/oxygen evolution kinetics in MXene host electrodes toward symmetric Zn-ions micro-supercapacitor with enhanced areal energy density”为题发表在国际知名期刊《Energy Storage Materials》上。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.04.047

二价电荷的离子(如Zn2+)由于尺寸更大、库仑相互作用更强，在MXene电极内扩散迟缓，这是开发更高能量密度的MXene基微型超级电容器(MSCs)的一个重要挑战。

基于此，吴明在教授和胡海波教授合作设计并制备了MXene/细菌纤维素纤维复合薄膜，有效地拓宽了MXene片之间的离子传输通道，降低Zn2+在电极内的扩散屏障。同时，结合“反催化策略”抑制电极内HER/OER反应动力学，将工作电压提高到1.2 V，极大地提高了面积能量密度。此外，基于液态金属电路，开发了一种可拉伸ZMSCs阵列，实现电压和能量可控输出，同时实验表征和理论计算相互验证，有力证明了可拉伸ZMSCA结构设计的合理性和有效性。

图(a)MXene/BCF负极的原位拉曼光谱；(c) MXene/BCF正极的原位拉曼光谱；(b)反应机理示意图；(d)器件在各种状态下的照片和相应有限元模拟的应变分布图。