数理与光电工程学院新能源材料与器件团队在国际顶级期刊Nano Energy上发表重要成果

近日，国际顶级期刊Nano Energy（IF=19.069）在线发表了我校数理与光电工程学院新能源材料与器件团队的研究论文“All-MXenes Zinc Ion Hybrid Micro-supercapacitor with Wide Voltage Window based on V₂CT_xCathode and Ti₃C₂T_xAnode”。文章基于二维材料MXene，设计了一种具备高能量密度以及长循环稳定性的微型锌离子混合电容器。

高效、安全的柔性微型电化学储能器件可推动柔性电子学和可穿戴微型电子器件的快速发展。锌离子混合微型超级电容器（ZIHMSC）具有高功率密度、优异的倍率性能和超长的循环稳定性，适用于可穿戴电子设备的供能单元。然而，由于ZIHMSC采用的是水系电解质，水的分解电压较低，限制了其能量密度的提高。因此，提升ZIHMSC的能量密度是重要的研究课题之一。对此，数理与光电工程学院新能源材料与器件团队基于对新型二维材料MXene的深入研究和理解，以全MXene为电极材料，采用一种非对称共平面结构的器件构筑策略，实现了能量密度的提升。全MXene ZIHMSC以具有高功函数的电池型V₂CT_xMXene作为阴极材料，电容型Ti₃C₂T_xMXene作为阳极材料，并在ZnSO₄电解质中稳定实现了1.60 V的宽工作电压窗口。得益于两种MXene材料的协同效应及共平面结构设计，器件表现出优异的电化学性能，面积比电容高达200.1 mF cm^-2，充电/放电循环稳定性超过5000次，在400.7 μW cm^-2时展现出71.6 μWh cm^-2的高能量密度。另外，该研究结果还表明，全MXene ZIHMSC具有良好的柔韧性，在90°弯曲情况下可经受15000次的循环测试，证明其在可穿戴电子领域具有良好的应用前景。

该论文第一作者为2021级硕士研究生黄涛，华中科技大学高义华教授、湖北汽车工业学院马亚楠副教授、安徽大学岳阳副教授为论文的共同通讯作者，我校为第一作者单位。（审稿 熊永臣）