AFM: 由MXene纳米流体凝胶电解质驱动的超级电容器, 实现了高离子迁移率和优异机械性能的协同作用

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。

图文简介

a ) MAX和MXene的XRD图谱，b ) PAM/MXene-M2070凝胶( 1 % MXene-M2070含量)的FTIR图谱，c ) PAM，PAM/MXene ( 0.02 % MXene-M2070含量)和PAM/MXene-M2070 ( 1 % MXene-M2070含量)凝胶电解质，d )拉伸曲线，e )和f ) PAM，PAM/MXene ( 0.02 % MXene-M2070含量)和PAM/MXene-M2070凝胶的保水性。

PAM 凝胶 a,b)、PAM/MXene c,d)、PAM/MXene-M2070 e,f) 的电子显微照片

a )纽扣电池的EIS和b ) PAM、PAM/MXene和PAM/MXene-M2070的Warburg阻抗因子，c ) PAM、PAM/MXene ( 0.02 % MXene-M2070含量)和PAM/MXene-M2070 ( 1 % MXene-M2070含量)的超级电容器的EIS，d ) PAM/MXene-M2070 ( 1 % MXene-M2070含量)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 ( 1 % MXene-M2070含量)超级电容器的GCD曲线，g )在0.5 - 3 A g -1的倍率性能曲线，h )在1 A g -1的循环稳定性和库伦效率。

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，PAM，PAM/MXene和PAM/MXene-M2070的关于d ) Na+和e ) SO42-的MSD曲线。f-h ) PAM，PAM/MXene和PAM/MXene-M2070的配位数( CN )。

通讯作者：Peipei Li, Jiaoxia Zhang，Xiaojing Wang