Surface modified MXene film as flexible electrode with ultrahigh volumetric capacitance

超级电容器 MXenes公司 电容 材料科学 电极 退火(玻璃) 光电子学 纳米技术 复合材料 化学 物理化学
作者
Xuefeng Zhang,Yong Liu,Shangli Dong,Jianqun Yang,Xudong Liu
出处
期刊:Electrochimica Acta [Elsevier BV]
卷期号:294: 233-239 被引量:68
标识
DOI:10.1016/j.electacta.2018.10.096
摘要

In recent years, the rapid development of portable equipment and flexible wearable devices urgently requires supercapacitor electrode material with high volumetric capacitance. Ti3C2Tx, a member of MXenes family, is one of the most promising supercapacitor electrode material candidates. However, how to further enhance the volumetric capacitance of the Ti3C2Tx is still a great challenge at present. In this paper, a simple and eco-friendly method is presented by preparing flexible Ti3C2Tx supercapacitor electrode using self-assembly of few-layer Ti3C2Tx followed by alkalinizing and annealing treatment. The alkalinized and annealed Ti3C2Tx film (denoted as ak-Ti3C2Tx film-A) exhibits an ultrahigh volumetric capacitance of 1805 F cm−3 at 1 A g−1, and an impressive cycling stability up to 98% capacitance retention after 8000 cycles. The significant improvement in volumetric capacitance performance is mainly due to the increase of redox-active sites exposed by removal of surface terminal groups during alkalinizing and annealing, and the enhancement in conductivity of the film owing to the annealing induced increase of crystalline order. Moreover, the supercapacitor fabricated with ak-Ti3C2Tx film-A displays an outstanding volumetric energy density of 45.2 Wh L−1. This work provides a new strategy for design and development of other MXenes-based materials with high volumetric capacitance performance for flexible and highly integrated supercapacitors.

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