Nacre-inspired surface-engineered MXene/nanocellulose composite film for high-performance supercapacitors and zinc-ion capacitors

超级电容器 材料科学 电化学 复合材料 电极 极限抗拉强度 电解质 电容 化学工程 复合数 电容器 纳米技术 化学 电气工程 工程类 物理化学 电压
作者
Jizhang Chen,Hao Chen,Minfeng Chen,Weijun Zhou,Qinghua Tian,Ching‐Ping Wong
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:428: 131380-131380 被引量:109
标识
DOI:10.1016/j.cej.2021.131380
摘要

Ti3C2Tx is a promising electrode material for supercapacitors, whereas it suffers from the re-stacking problem and fluorine-rich functional groups, thereby restricting its electrochemical performance. Herein, delaminated Ti3C2Tx flakes are modified by alkalization and post-annealing treatments to considerably decrease –F and –OH functional groups. In addition, inspired by the architecture of nacres, the modified Ti3C2Tx is combined with soybean stalk-derived nanofibrillated cellulose, which can improve mechanical properties, prevent dense packing of Ti3C2Tx, and facilitate the transport of electrolyte ions. Therefore, the optimized composite film exhibits large tensile strength (53.9 MPa), high electrical conductivity (24930 S m−1), and superior electrochemical performance for supercapacitors and zinc-ion capacitors. In particular, the composite film under quasi-solid-state supercapacitor configuration delivers high capacitances of 303.1 and 211.4 F g−1 at 1 and 10 mA cm−2, respectively, excellent cyclability (92.84% capacitance retention over 10,000 cycles), and great affordability to bending deformations. This work offers an efficient way to construct high-performance flexible electrodes for high-power applications.
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