High-performance and freestanding PPy/Ti3C2Tx composite film for flexible all-solid-state supercapacitors

超级电容器 材料科学 电容 聚吡咯 微观结构 电极 复合数 功率密度 复合材料 电化学 化学工程 纳米技术 聚合物 聚合 化学 功率(物理) 物理化学 工程类 物理 量子力学
作者
Liang Tong,Cong Jiang,Kefeng Cai,Ping Wei
出处
期刊:Journal of Power Sources [Elsevier BV]
卷期号:465: 228267-228267 被引量:117
标识
DOI:10.1016/j.jpowsour.2020.228267
摘要

To utilize the flexibility and high theoretical specific capacitance of polypyrrole (PPy) and high electrical conductivity and moderate electrochemical properties of emerging two-dimensional materials, MXene, herein, a high performance, flexible, and freestanding PPy/Ti3C2Tx (a kind of MXene) composite film electrode is prepared by vacuum-assisted filtration of single- and few-layer Ti3C2Tx sheets to obtain a Ti3C2Tx film and then electrochemically deposition of PPy on the film. High-resolution scanning and transmission electron microscope (HRSTEM) observations of the focused ion beam prepared sample reveal that the electrode possesses a unique microstructure: PPy not only polymerizes on the surface of the Ti3C2Tx film, but also intercalates into the gaps within the film. An optimized sample shows an outstanding specific capacitance of 420.2 F g−1 at 1 A g−1, a remarkable cycling stability of 86% capacitance retention after 10,000 cycles, a distinguished flexibility and a good mechanical performance, owing to the special microstructure and synergistic effect of the PPy and Ti3C2Tx. A symmetric all-solid-state flexible supercapacitor fabricated by the 400PPy175/Ti3C2Tx electrode exhibits remarkable specific capacitance of 258.3 F g−1 at 0.5 A g−1, a superior energy density of 10.82 μWh·mg−1 at a power density of 0.11 mW mg−1, and an outstanding power density of 1.89 mW mg−1 at 3.99 μWh·mg−1, indicating that the PPy/Ti3C2Tx film has great potential as supercapacitor electrode.

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