MXene是比石墨烯還火的二維明星材料，身為先進(jìn)的MXene制造商，北科納米推出特惠活動(dòng)，mxene等材料九折起，同時(shí)北科納米推出新介孔材料產(chǎn)品，更多優(yōu)惠價(jià)格，等你來(lái)秒殺！

近年來(lái)，超級(jí)電容器因其較高的功率密度與更長(zhǎng)的使用壽命（與鋰離子電池相比）而得到了廣泛的關(guān)注。目前，絕大多數(shù)的關(guān)于儲(chǔ)能器件的研究都聚焦于室溫條件下的性能的提升上，但忽略了在低溫條件下嚴(yán)重的性能衰減。實(shí)際上，許多儲(chǔ)能器件不得不在環(huán)境溫度低于-10℃的條件下工作，尤其是在冬季時(shí)使用的一些傳感器等。一些極端條件甚至要求儲(chǔ)能器件在低于-40℃的條件下工作，因此，使儲(chǔ)能器件在戶外低溫條件下保持良好的性能是十分重要的。

最近的一些工作報(bào)道了贗電容器的低溫性能可以通過(guò)減小顆粒的尺寸，增加離子可接觸表面積以及最小化固態(tài)擴(kuò)散限制進(jìn)行有效地改進(jìn)。因此，如果顆粒尺寸足夠小（如兩點(diǎn)和單層二維（2D）材料），氧化還原反應(yīng)可以只在活性材料表面發(fā)生。最近，2D過(guò)渡金屬碳化物或氮化物（MXenes）因其高電子導(dǎo)電性與體積容量在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注。雖然MXene基超級(jí)電容器可以兼具高比容量與倍率性能，但在低溫條件下這些性能還沒(méi)有被探究。

最近，江蘇大學(xué)丁建寧教授與美國(guó)德雷塞爾大學(xué)Yury Gogotsi教授合作在國(guó)際高水平學(xué)術(shù)期刊?Energy Storage Materials上發(fā)表題目為：Low-Temperature Pseudocapacitive Energy Storage in Ti3C2Tx?MXene的研究論文，探究了Ti3C2TxMXene電極的低溫性能。為避免使用可能產(chǎn)生不利影響的防凍劑，將凝固點(diǎn)約為-70℃的高濃度硫酸作為電解液進(jìn)行探究。

?

圖1.?MXene膜的制備過(guò)程。

圖2.?Ti3C2TxMXene的微觀形貌表征與XRD圖譜。

?

圖3.?Ti3C2TxMXene膜的電化學(xué)性能測(cè)試。

?

圖4.?濃度對(duì)硫酸溶液凝固點(diǎn)的影響；40 wt%硫酸溶液在不同溫度下導(dǎo)電性與黏性。

?

圖5.?Ti3C2TxMXene膜在不同溫度條件下的電化學(xué)性能測(cè)試。

本文測(cè)試了柔性Ti3C2TxMXene膜作為贗電容材料在40 wt. %的硫酸電解液中，在20到-60℃的溫度范圍下進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)在Ti3C2Tx膜電極預(yù)插層水分子，用于快速離子傳輸?shù)?D通道在MXene層間形成。這種結(jié)構(gòu)可以促進(jìn)離子的傳輸并促進(jìn)MXene表面的使用。得益于2D Ti3C2Tx的氧化還原容量，離子可及的電極結(jié)構(gòu)以及質(zhì)子電解液的高導(dǎo)電性，可以在擴(kuò)展的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高容量，高倍率性能以及長(zhǎng)循環(huán)壽命，在-50℃的條件下，在5 mV s-1的掃描速率下，可以具有較高的質(zhì)量比容量（88 mAh g-1）和體積比容量（304 mAh cm-3），與在20℃條件下測(cè)試的結(jié)果很接近。此外，在超低的溫度下容量損失甚至比在20℃條件下還低，在-60℃條件下進(jìn)行20,000次循環(huán)后容量損失僅為7%。