Flexible solid-state supercapacitor integrated by methanesulfonic acid/polyvinyl acetate hydrogel and Ti3C2T

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作者
Chuanfang Liu,Haiyang Wu,Xiaotong Wang,Jiaxing Fan,Heng Su,Di Yang,Yingjin Wei,Fei Du,Yohan Dall’Agnese,Yu Gao
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier]
卷期号:54: 164-171 被引量:39
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2022.09.037
摘要

MXenes, as a rapidly developing family of materials, have achieved promising results as solid-state supercapacitor (SSS) electrode. Investigations of optimizing MXene-based SSSs concentrate on electrode recently. However, the state-of-the-art MXene-based SSSs present inferior rate performances compared to aqueous devices. Herein, we optimize the performance of MXene-based SSS by introducing a green, low temperature resistant and highly ionic conductive methanesulfonic acid/polyvinyl acetate (MSA/PVA) hydrogel as electrolyte. The assembled SSS (FT-SSS) outperforms the one fabricated by the usual liquid electrolyte casting method, showing high areal capacitance (1719 mF cm−2), long cycle life (92%, 80,000 cycles), low-temperature resistance (-30°C) and flexibility. More importantly, FT-SSS presents superior capacitance and rate performance that exceeds the corresponding aqueous supercapacitor (AQS). The areal capacitance increases by 127% at 1000 mV s−1 compared with AQS. Energy dispersive spectroscopy maps, X-ray diffraction and X-ray photoelectron spectroscopy analysis reveal that MSA pre-intercalate into Ti3C2Tx, forming electrodes with a wrinkled and porous structure, which reduces MXene stacking effect and enhances electrolyte accessibility. -OH and H2O (physisorbed to -OH) content in Ti3C2Tx rise, too, further improving MXene pseudocapacitive performance.

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