微型化和可穿戴电子设备的迅速发展刺激了日益增长的小型储能元件的的需求。由于无限寿命和高功率密度等优势，微型超级电容器(MSCs)被认为是非常有发展潜力的解决方案。但它们的规模化生产往往取决于电极材料和制作工艺的选择。近年来出现了一类新型二维过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物 (MXenes)，凭借其较高的赝电容、金属导电性和易于溶液加工特性，在高能量密度和功率密度的先进微型超级电容器领域展示出巨大的潜力。

成果简介

近来，莱斯大学的Chuan Xia博士和阿卜杜拉国王科技大学的Husam N. Alshareef教授在国际知名期刊Energy Storage Materials发表了题目为“Review of MXene electrochemical microsupercapacitors”的论文。综述了近年来MXene的合成、微观结构设计及应用等方面的研究进展，讨论了MXene微型超级电容器的制备策略，并对其电化学性能进行了总结。此外，也简要讨论了面临的技术挑战问题和未来的发展方向。

图 1 最先进的微型超级电容器的能量密度和功率密度图。

图 2 微型超级电容器的三种主要组成示意图。

图 3 MXene的制备示意图。

表1 MXene的电化学性能。

图 4 MXene薄膜的形貌和结构。

图 5 MXene电极的电化学性能。

图 6 MXene微型超级电容器的不同制作方法。

图7 光刻和喷涂制备MXene微型超级电容器的示意图。

图8 不同光刻工艺制备MXene MSCs的原理图。

图9 丝网印刷RuO₂⋅xH₂O@MXene-Ag纳米线墨汁制备MSCs的示意图。

图10 喷墨打印制备MXene MSCs。

表2 MXene基微型超级电容器的性能总结。

结 论

微型超级电容器是小型电子和无线传感器网络的一种有前途的储能解决方案。然而，对于实际应用，在给定面积下实现超高能量和功率密度仍然具有一定挑战性。MXene相比其他电极材料在MSCs器件中显示出广阔的应用前景。许多先进技术在MXene MSCs的制造方面已经取得了重大进展；但是，也应该注意到MXene MSCs仍处于起步阶段，对其开发和设备优化需要进行进一步地探索。

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829720300246

信息来源：MXene学术