Minshen Zhu1, Yang Huang1, Qihuang Deng2, Jie Zhou2, Zengxia Pei1, Qi Xue1, Yan Huang1, Zifeng Wang1, Hongfei Li1, Qing Huang2, Chunyi Zhi1,3
1Department of Physics and Materials Science, City University of Hong Kong, 83 Tat Chee Avenue, Hong Kong, SAR, 999077 China
2Engineering Laboratory of Specialty Fibers and Nuclear Energy Materials, Ningbo Institute of Materials Engineering and Technology, Chinese Academy of Science, Ningbo, Zhejiang 315201 China
3Shenzhen Research Institute, City University of Hong Kong, Shenzhen 518000, China
Tóm tắt
Mặc dù polypyrrole (PPy) được sử dụng rộng rãi trong tụ điện siêu dẻo linh hoạt nhờ vào tính hoạt động điện hóa cao và độ dẻo nội tại, nhưng dung lượng hạn chế và độ ổn định chu kỳ của màng PPy tự lập đứng làm giảm đáng kể tính thực tiễn của chúng trong các ứng dụng thực tế. Trong nghiên cứu này, chúng tôi báo cáo một tiếp cận mới để tăng cường dung lượng và độ ổn định chu kỳ của PPy bằng cách tạo ra một màng lai tự lập đứng và dẫn điện thông qua việc nhúng PPy vào Ti3C2 tầng (l‐Ti3C2, một vật liệu MXene). Dung lượng tăng từ 150 (300) đến 203 mF cm−2 (406 F cm−3). Hơn nữa, khả năng giữ dung lượng gần như 100% được đạt được ngay cả sau 20 000 chu kỳ sạc/xả. Các phân tích cho thấy l‐Ti3C2 ngăn chặn sự xếp chồng dày đặc của PPy một cách hiệu quả, có lợi cho sự thâm nhập của chất điện phân. Hơn nữa, các liên kết mạnh được hình thành giữa các dây PPy và bề mặt của l‐Ti3C2, không chỉ đảm bảo độ dẫn tốt và cung cấp các đường dẫn chính xác cho việc vận chuyển điện tích mà còn cải thiện sự ổn định cấu trúc của các dây PPy. Màng PPy/l‐Ti3C2 tự lập đứng tiếp tục được sử dụng để chế tạo một siêu tụ điện trạng thái rắn siêu mỏng, cho thấy dung lượng xuất sắc (35 mF cm−2), hiệu suất ổn định ở bất kỳ trạng thái uốn và trong 10 000 chu kỳ sạc/xả. Chiến lược mới này cung cấp một cách mới để thiết kế các điện cực dẻo tự lập đứng dựa trên polymer dẫn với hiệu suất điện hóa được cải thiện đáng kể.
