南开大学牛志强等《AFM》：自组装MXene膜用于柔性三明治/微型超级电容器

超级电容器因其高功率密度、优异的倍率性能和较长的循环寿命而备受关注。柔性超级电容器的成功制造主要取决于器件结构的设计和柔性电极材料的创新。MXene具有比表面积大、金属导电性高、机械性能好等优点，被认为是一种很有前景的柔性超级电容器电极材料。近年来，许多方法如真空过滤、旋转或喷涂、水热处理和冰模板组装等已经用于制造MXene。虽然真空过滤、旋涂或喷涂可以实现柔性MXene薄膜的制备，但其制备过程耗时长、效率低，阻碍了其大规模生产。此外，这些柔性MXene膜的紧凑结构通常造成有限的电解质可及表面积，从而导致不理想的电化学性能。相反，水热处理和冰模板组装方法可赋予MXene三维多孔结构，这有利于提高其电化学性能。然而，这些MXene结构由于力学性能不理想，通常不能作为高柔性电极。因此，迫切需要开发一种策略来实现具有优良力学性能和良好多孔结构的柔性MXene薄膜的可扩展制备。

鉴于此，南开大学牛志强教授、Shuai Wang博士提出了一种同步还原和自组装策略来制造柔性MXene薄膜，其中MXene薄膜被同步还原并自组装在Zn箔表面上。该自组装的MXene膜显示出高导电性、大比表面积和出色的力学性能，在柔性超级电容器电极材料中具有广阔的应用前景。

文章亮点：1、通过控制Zn衬底的面积可扩大MXene膜的自组装。通过调整Zn衬底的图案，还可以通过选择性还原/组装工艺获得交指型MXene图案。得到的MXene薄膜具有较高的电导率、较大的比表面积和优异的力学性能。2、作为概念验证，基于上述MXene薄膜电极设计了柔性三明治和微型超级电容器。该三明治和微型超级电容器在不同的弯曲状态下都表现出稳定的电化学性能。

图1 制备及表征

图2 基于MXene薄膜电极的三明治超级电容器的电化学性能

图3 基于MXene薄膜电极的微型超级电容器的电化学性能原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202101302