Mechanically Stable Reduced Graphene Oxide/MXene Fibers with Exceptional Volumetric Capacitance and Energy Density Mediated by Carbon Nanotubes for High-Performance Symmetrical Supercapacitors

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作者
Alei Dang,Yanying Han,Yiting Sun,Yuhui Liu,Zhao Zhao,Xin Liu,Amir Zada,Yongkang Han,Tiehu Li,Jing Li
出处
期刊:ACS applied energy materials [American Chemical Society]
卷期号:7 (13): 5548-5558 被引量:10
标识
DOI:10.1021/acsaem.4c01094
摘要

Flexible fiber-based supercapacitors (SCs) as power sources are highly anticipated for their potential applications in wearable and portable devices. However, it is still a big challenge to fabricate SCs with good electrochemical performance and high mechanical strength in a controllable and easy way. Here, we fabricated a reduced graphene oxide/Ti3C2Tx/carbon nanotube (rGO/Ti3C2Tx/CNT) fiber-based electrode using wet spinning and reduction processes. Benefiting from the π–π stacking interaction, hydrogen bonding and van der Waals' forces between GO/Ti3C2Tx hybrid nanosheets and treated CNTs, a wearable, flexible, and knittable rGO/Ti3C2Tx/CNT-30 fiber electrode (272.0 MPa) was fabricated. More interestingly, the assembled symmetric all-solid SC from rGO/Ti3C2Tx/CNT-30 exhibited a high volumetric capacitance (Cv, 336.1 F·cm–3) and an excellent cycling stability after 3000 cycles at a current density of 2 A·cm–3. As a result, the fabricated SCs demonstrated a high volumetric energy density of 23.11 mWh·cm–3 at a power density of 1600 mW·cm–3 in the PVA/H2SO4 electrolyte. This work provides a designed rule for the fabrication of high-performance fiber-based SCs with potential applications in wearable, knittable, and portable devices.
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