Highly conductive V4C3Tx MXene-enhanced polyvinyl alcohol hydrogel electrolytes for flexible all-solid-state supercapacitors

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作者
Xiaoqing Bin,Minhao Sheng,Wenxiu Que
出处
期刊:Frontiers in Chemistry [Frontiers Media]
卷期号:12 被引量:1
标识
DOI:10.3389/fchem.2024.1482072
摘要

Hydrogel electrolytes are an integral part of flexible solid-state supercapacitors. To further improve the low ionic conductivity, large interfacial resistance and poor cycling stability for hydrogel electrolytes, the V 4 C 3 T x MXene-enhanced polyvinyl alcohol hydrogel electrolyte was fabricated to enhance its mechanical and electrochemical performance. The high-conductivity V 4 C 3 T x MXene (16,465.3 S m −1 ) bonding transport network was embedded into the PVA-H 2 SO 4 hydrogel electrolyte (PVA- H 2 SO 4 -V 4 C 3 T x MXene). Results indicate that compared to the pure PVA-H 2 SO 4 hydrogel electrolyte (105.3 mS cm −1 , 48.4%@2,800 cycles), the optimal PVA-H 2 SO 4 -V 4 C 3 T x MXene hydrogel electrolyte demonstrates high ionic conductivity (133.3 mS cm −1 ) and commendable long-cycle stability for the flexible solid-state supercapacitors (99.4%@5,500 cycles), as well as favorable mechanical flexibility and self-healing capability. Besides, the electrode of the flexible solid-state supercapacitor with the optimal PVA-H 2 SO 4 -V 4 C 3 T x MXene hydrogel as the solid-state electrolyte has a capacitance of 370 F g −1 with almost no degradation in capacitance even under bending from 0° to 180°. The corresponding energy density for flexible device is 4.6 Wh kg −1 , which is twice for that of PVA-H 2 SO 4 hydrogel as the solid-state electrolyte.
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