超级电容器被认为是未来储能组件的有力竞争者，因为与电池相比，超级电容器易于构造、超高功率密度、耐用性循环寿命和倍率性能。传统设备由于其笨重，固有刚性和较低的能量密度严重限制了其在便携式或可穿戴消费电子产品中的应用。天津工业大学李婷婷副教授与逢甲大学林佳弘特聘教授、亚洲大学楼静文特聘教授合作，基于前期对高性能超级电容器电极材料的研究(Electrochim. Acta 2022. 413.140144, Electrochim. Acta 2023.464.142921和Appl. Surf. Sci 2023.609.155189)，提出通过界面工程制备空心纳米花NiCo₂O₄@Nb₂CTx MXene异质结构，用于高性能柔性超级电容器电极。研究内容以“A hollow nano-flower NiCo₂O₄@Nb₂CTx MXene heterostructure via interfacial engineering for high-performance flexible supercapacitor electrodes”发表在《Journal of Materials Chemistry A》。

图1 NiCo₂O₄@Nb₂CTx MXene异质结构的制备策略示意图

图2 电极材料的形貌及所制备电极的柔性测试

图3 NiCo₂O₄@Nb2CTx 电极电化学性能测试

图4 NiCo₂O₄@Nb₂CTx//AC 非对称超级电容器电化学性能测试

图5 DFT理论计算

  密度泛函理论计算结果表明电子从NiCo₂O₄迁移到NiCo₂O₄@Nb₂CTx MXene复合界面，导致Nb₂CTx MXene和NiCo₂O₄材料表面产生电子和空穴聚集区从而引起复合材料的费米能级和电导率的变化。电导率的提高增强了可逆氧化还原反应的电荷转移速率和动力学，提高费米能级可以降低电极材料在高电流下吸附后的极化，从而对电极材料电化学性能的提升产生积极的影响（如图5）。

  论文链接https://doi.org/10.1039/D3TA02729E