AEM：飞秒激光制备高性能MXene MSCs

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如果基底两侧都用来构建微型超级电容器(MSCs)，MSCs的容量则可以加倍。然而，由于很难在两侧精确地定位每一个MSCs对有两个相同的MSC单元，借助基底实现MSC的电连接是一个巨大的挑战。

成果简介

近日，哈尔滨工业大学的方海涛教授和Lijun Yang教授和中科院金属所的王晓辉研究员在国际顶级期刊Advanced Energy Materials发表了题目为“Femtosecond Laser-Etched MXene Microsupercapacitors with Double-Side Configuration via Arbitrary On- and Through-Substrate Connections”的论文。在这项工作中，通过飞秒激光脉冲同步蚀刻透明的聚对苯二甲酸乙二醇酯基底，获得了高精度序列化的背对背MSC对形成的双侧结构并且通过MXene MSC单元基底的随机连接实现了多样的双侧MSC（DSMSC）。通过串联12个螺旋式MXene MSC单元制备的MXene DSMSC可以输出高达7.2 V的工作电压。此外，飞秒激光蚀刻导致MXene边缘处生成了二氧化钛。但受激光影响的小尺寸区域对电容性能几乎没有影响，这是飞秒激光相对于传统激光的优势之一。本研究对微型化储能系统中高度集成的MSCs的一步法制备具有重要的参考价值。

图 1 制备流程示意图。

图 2 激光刻蚀区域示意图。

图 3 MXene MSC的电化学性能。

图 4 MSC-10的力学性能。

图 5 MXene DSMSCs的制备示意图。

图 6 MXene DSMSCs的电化学性能。

结 论

综上所述，通过飞秒激光同步刻蚀透明基底的两侧制备了高度集成的具有任意形状和突出灵活性的MXene DSMSCs。所制备的MXene DSMSCs的输出电压和电容具有良好的可调性。飞秒激光刻蚀时受激光影响的电极边缘区域小于1μm，这对MSCs的电容性能影响不大。串联的MXene MSC单元制备的MXene DSMSCs可以输出高达7.2 V的工作电压。这项工作将为便携式电子产品的微型化的发展进一步作出贡献。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202000470；

文章来源：MXene学术
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