Activation of the Pseudocapacitive Behavior of MXene/PANI for High‐Performance Ammonium‐Ion Batteries

材料科学 聚苯胺 化学工程 超级电容器 化学 电化学 复合材料 工程类 电极 聚合 物理化学 有机化学 聚合物
作者
Yeying Li,Le Du,Liping Zhang,Chao Huang,Justinas Pališaitis,Jingkun Xu,Johanna Rosén,Jianxia Jiang,Leiqiang Qin
出处
期刊:Advanced Science [Wiley]
卷期号:12 (43): e11815-e11815 被引量:2
标识
DOI:10.1002/advs.202511815
摘要

The development of aqueous ammonium-ion batteries (AAIBs) requires electrode materials that combine high NH4 + storage capacity with rapid and reversible ion transport. Herein, a metal-vacancy MXene/polyaniline (Mo4/3CTz/PANI) composite is reported, in which the pseudocapacitive response is synergistically activated by introducing 0.1 m H2SO4 into 1 m (NH4)2SO4 electrolyte. This proton-assisted modulation enables rapid and reversible NH4 +/H3O+ co-intercalation, in contrast to the negligible ion insertion observed in the absence of H2SO4. Combined experimental and density-functional theory (DFT) analyses reveal that proton doping significantly improves the electronic conductivity of PANI and induces a reversible Mo6+/Mo5+ redox transition during cycling, which dynamically modulates the NH4 + adsorption energy (from -4.155 to -4.567 eV), thus facilitating both intercalation and deintercalation of NH4 +. As a result, the composite achieves a high specific capacity of 245 mAh g-1 at 0.1 A g-1, with excellent capacity retention of 84.2% after 11,000 cycles at 1.0 A g-1. Furthermore, the MnO2/CNTs||M:P = 5:1 full cell delivers a high energy density of 81.6 Wh kg-1 and a power density of 16 000 W kg-1. This work highlights a promising strategy for advancing MXene-based electrodes via proton-enhanced ion storage mechanisms, paving the way for high-performance AAIBs.
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