浙理工武观研究员《AFM》：高容量可形变织物超级电容器

高分子科学前沿 · 公众号 · 化学 · 2024-12-17 07:50

正文

柔性储能织物是下一代可穿戴设备与智能纺织品发展的关键材料之一。相比传统电池，基于超级电容器的储能织物因其快速充放电、高功率密度和优异的机械柔性，成为新能源柔性储能领域研究的重点。然而，传统的储能织物在实际应用中仍面临诸多挑战，包括异质界面耦合差、电子/离子传质慢、电荷存储少以及机械耐久性低等问题。这些瓶颈限制了其能量密度和循环寿命，难以满足复杂多样的实际供电需求。因此，如何从织物电极材料、微结构和力学性能入手，设计高效电子/离子传递、耐大形变、稳定供电的储能织物，成为柔性储能技术领域极具挑战性的重要课题之一。

近日，浙江理工大学武观研究员和向双飞特聘副教授合作提出了微流体湿熔纺丝技术与原位生长策略，构筑了异质结构1T-MoS₂@Ti₃C₂T_x无纺布电极材料。得益于纤维间的融合交联组装、化学键合的异质界面、高导电的网络与有序的电活性阵列界面，1T-MoS₂@Ti₃C₂T_x无纺布呈现出低的离子吸附能垒、快的离子/电子传质动力学与高的赝电容能力。因此，1T-MoS₂@Ti₃C₂T_x无纺布，在1M H₂SO₄液态电解质中，表现出大的比电容 (425 F g^-1) 和循环稳定性 (20,000次循环)。再者，构筑的柔性非对称固态织物超级电容器展现出良好的面积能量密度 (119.3 μWh cm^-2) 与耐大形变稳定供电 (在折叠、扭曲、弯曲条件下，分别经过2000次循环，容量保留率为82.1、84.6和89.9%)，实现了为电致发光器件、二维码器件、声控风扇等智能设备供电。该研究成果于近日发表在国际重要材料刊物《Advanced Functional Materials》上 (Interfacial-Aligned and High Conductive 1T-MoS₂@Ti₃C₂T_x Heterostructure Nonwoven Fabric for Robust Deformable Supercapacitors, Advanced Functional Materials, 2024, 2419779)。

浙江理工大学材料科学与工程学院硕士研究生叶思源为论文第一作者，向双飞特聘副教授与武观研究员为共同通讯作者。该研究成果得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、浙江理工大学基金等项目的资助。