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Los carburos de metales de transición bidimensionales (MXenes) son extremadamente competitivos en el almacenamiento de energía electroquímica debido a sus superficies altamente hidrofílicas y su excelente conductividad del metal. Sin embargo, la ligera tendencia del apilamiento entre capas daría como resultado una menor accesibilidad de iones y rutas de transporte disponibles dentro de MXenes, lo que limitaría su rendimiento electroquímico.
Basados en el diseño de canales de iones a nanoescala, los electrodos MXene están diseñados con accesibilidad de iones maximizada y alta resistencia mecánica y se utilizan para el almacenamiento de energía de iones de zinc de alta capacidad. El diseño de canales de iones en el plano ofrece un enfoque simple, eficiente y escalable para mejorar la capacidad de almacenamiento de energía electroquímica de MXenes y otros materiales 2D. Crédito de la foto: Science China Press
Se han desarrollado numerosas técnicas para aprovechar al máximo MXenes en el almacenamiento de energía electroquímica y para evitar el comportamiento de autoapilamiento. El grabado de agujeros es una de las estrategias para mejorar la eficiencia del transporte y la accesibilidad de los iones que se puede aplicar para construir dispositivos de almacenamiento de energía de alto rendimiento.
En particular, la capacidad del grabado químico para fabricar electrodos de canales iónicos a nanoescala ofrece un potencial de aplicación prometedor. El control del nivel de grabado químico para manipular eficazmente el almacenamiento de energía electroquímica todavía presenta dificultades significativas.
En este estudio publicado por boletín de cienciaLas nanoláminas MXene con canales iónicos en el plano se generan mediante oxidación química y se utilizan como electrodos para fabricar microcapacitores de iones de zinc autorregenerables (ZIMC) con excepcionales propiedades antidescarga.
Este trabajo se basa en el concepto de diseño de canales iónicos en el plano a nanoescala. Si bien conservan la resistencia mecánica superior y la conductividad eléctrica de las nanoláminas MXene grandes, las nanoláminas MXene equipadas con canales de iones en el plano pueden reducir la distancia de tránsito de iones y mejorar el rendimiento electroquímico de ZIMC.
El microcondensador de iones de zinc basado en MXene autorreparable que se desarrolló tiene una alta capacitancia de área específica (532,8 mF cm–2) a densidades de corriente de 2 mA cm–2una baja tasa de autodescarga de 4,4 mV·h-1y una alta densidad de energía de 145,1 μWh·cm–2 a densidades de potencia de 2800 μW·cm–2.
El ZIMC desarrollado se muestra prometedor para su uso en electrónica flexible debido a sus propiedades superiores de autodescarga y autorreparación, que podrían soportar dispositivos microelectrónicos durante un período de tiempo más largo.
Los electrodos MXene con accesibilidad óptima a los iones y excelente resistencia mecánica se fabrican y utilizan para el almacenamiento de energía de iones de zinc de alta capacidad basado en la construcción de canales iónicos a nanoescala.
Un diseño de canal de iones en el plano ofrece un método simplificado, práctico y escalable para aumentar significativamente la capacidad de almacenamiento de energía electroquímica de MXenes y otros materiales 2D.
referencia de la revista
Chen, Y. et al. (2022) Maximización de la accesibilidad de iones y alta resistencia mecánica en electrodos MXene de canal de iones a nanoescala para almacenamiento de energía de iones de zinc de alta capacidad. boletín de ciencia doi:10.1016/j.scib.2022.10.003
Fuente: http://www.scichina.com/english/
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