MXene coupled with molybdenum dioxide nanoparticles as 2D-0D pseudocapacitive electrode for high performance flexible asymmetric micro-supercapacitors

超级电容器 材料科学 MXenes公司 电容 电极 功率密度 阳极 光电子学 纳米技术 纳米颗粒 功率(物理) 化学 物理 物理化学 量子力学
作者
Liangzhu Zhang,Guoliang Yang,Zhiqiang Chen,Dan Liú,Jiemin Wang,Yijun Qian,Cheng Chen,Yuchen Liu,Lifeng Wang,Joselito M. Razal,Weiwei Lei
出处
期刊:Journal of Materiomics [Elsevier BV]
卷期号:6 (1): 138-144 被引量:28
标识
DOI:10.1016/j.jmat.2019.12.013
摘要

Recently, two-dimensional (2D) transition metal carbides and carbonitrides (MXenes), have shown great potential in micro-supercapacitors (MSCs). However, the maximum voltage output of symmetric MXene MSCs is limited to 0.6 V due to the oxidation effects at high anodic potentials. Herein, we developed asymmetric micro-supercapacitors (AMSCs) based on titanium carbide MXene (Ti3C2Tx) and MXene-MoO2 electrodes with an enlarged voltage window of 1.2 V, which is twice wider than that of symmetric MXene MSCs. The 2D-0D MXene-MoO2 microelectrode is fabricated by homogenous dispersing zero-dimensional (0D) MoO2 nanoparticles into MXene layers to impede layers stacking and MoO2 nanoparticles aggregation. Notably, the AMSCs delivered good electrochemical performances of areal capacitance of ∼19 mF cm−2 and volumetric capacitance of 63 F cm−3 at a scan rate of 2 mV s−1, and high energy density of 9.7 mW h cm−3 at a power density of 0.198 W cm−3. The AMSCs also presented exceptionally mechanical flexibility under different bending states and excellent cyclic stability, with 88% capacitance retention after 10000 cycles at a discharge current density of 0.5 mA cm−2. For practical application, the serially connected AMSCs are fully affordable to power electronics, which is beneficial for soft and wearable power devices.

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