MXene‐Supported Vanadium Sulfide Composites Reinforced by Tailored Carbon Nanotube Networks for High‐Performance Supercapattery

材料科学 碳纳米管 复合数 电容 电极 储能 复合材料 导电体 硫化物 色散(光学) 纳米技术 超级电容器 纳米复合材料 碳纤维 粒子(生态学) 纳米颗粒 化学工程 纳米管 功率密度 混合材料 电流密度 粒径 电阻率和电导率
作者
Rahul S. Ingole,Snehal L. Kadam,Kwangjun Kim,Minwook Kim,Yong Tae Kim,Jun Seok Lee,Jong G. Ok
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:21 (45): e07971-e07971 被引量:4
标识
DOI:10.1002/smll.202507971
摘要

The strategic engineering of multidimensional electrode materials is essential for next-generation hybrid energy storage systems, specifically supercapatteries, which integrate the high energy density of batteries and high-power density of supercapacitors. A rationally engineered composite comprising vanadium sulfide (VS4) nanosheets uniformly anchored onto 2D MXene (Ti3C2Tx) sheets through a facile solvothermal method, further reinforced with carbon nanotubes (CNTs) to construct a 3D conductive network, is demonstrated. The uniform dispersion of VS4 on MXene, facilitated by strong V─C interfacial bonding, mitigates MXene restacking, enhances electrical conductivity, and stabilizes the hybrid structure. Meanwhile, CNTs further improve electron mobility, reduce particle aggregation, and reinforce mechanical strength. This multidimensional design significantly boosts redox kinetics and cycle stability. The optimized VS4-MXene-CNT electrode delivers a high specific capacity of 802.46 C g-1 (1337.44 F g-1) at 0.3 A g-1 in 6 M KOH, retaining 97% capacitance after 5000 cycles. The fabricated asymmetric supercapattery device (ASD) exhibits a specific capacity of 148.18 C g-1 (246.97 F g-1) at 0.3 A g-1, achieving specific energy of 12.35 Wh kg-1 and specific power of 1856.43 W kg-1, with 93% capacitance retention over 5000 cycles. This work offers a promising route toward designing for durable, high-performance supercapattery electrodes.
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