Στις 21 Μαρτίου 2022, ο ιδρυτικός συντάκτης της νανο ερευνητικής ενέργειας και ο καθηγητής Zhi Chunyi του Πανεπιστημίου City του Χονγκ Κονγκ δημοσίευσαν τα τελευταία ερευνητικά αποτελέσματα με τίτλο «κατασκευή ανθεκτικών πυκνωτών ιόντων k-ιόντων βασισμένων στην οικογένεια mxene».
Οι υπερπυκνωτές χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορα σενάρια, όπως φορητές ηλεκτρονικές συσκευές παροχής ενέργειας και αποθήκευση ενέργειας μεγάλης κλίμακας. Σε σύγκριση με τους ευρέως χρησιμοποιούμενους πυκνωτές ιόντων λιθίου, το κάλιο έχει άφθονη ικανότητα αποθήκευσης στη γη, η οποία αναμένεται να δημιουργήσει πυκνωτές χαμηλού κόστους. Ωστόσο, η χαμηλή ενεργειακή πυκνότητα του υδατικού πυκνωτή ιόντων καλίου είναι το σημείο συμφόρησης της περαιτέρω πρακτικής εφαρμογής του. Σε σύγκριση με τους κοινούς ηλεκτρικούς πυκνωτές διπλής στρώσης που βασίζονται στην εκρόφηση προσρόφησης, οι πυκνωτές που κυριαρχούν στον ψευδοπυκνωτή παρουσιάζουν σημαντική αύξηση στην ενεργειακή πυκνότητα. Ωστόσο, η δομική σταθερότητα των υλικών ηλεκτροδίων με βάση τον τύπο ενσωμάτωσης και απογύμνωσης που κυριαρχείται από την ψευδοχωρητικότητα ή τον τύπο μείωσης της οξείδωσης της επιφάνειας θα μειωθεί στη διαδικασία μακρού κύκλου, με αποτέλεσμα τη μη ικανοποιητική σταθερότητα του κύκλου. Ως εκ τούτου, η ανάπτυξη υλικών ηλεκτροδίων υψηλής ειδικής ενέργειας στα οποία κυριαρχούν οι ΨΕΥΔΟΠΥΚΤΩΤΕΣ για την αποθήκευση ιόντων καλίου και λαμβάνοντας υπόψη τη σταθερότητα του κύκλου τους είναι το βασικό πρόβλημα για την υλοποίηση πυκνωτών ιόντων καλίου υψηλής ενεργειακής πυκνότητας και μακρού κύκλου.
Για να λύσει τα παραπάνω προβλήματα, η ομάδα του καθηγητή Zhi Chunyi χρησιμοποίησε διαφορετικά υλικά mxene (nb2c, ti2c και Ti3C2) ως υλικά ηλεκτροδίων αποθήκευσης καλίου και συνέκρινε τις ιδιότητες αποθήκευσης καλίου των τριών οριζόντια. Με βάση την καλή αγωγιμότητα του ίδιου του υλικού mxene, τις άφθονες οξειδωμένες επιφανειακές ομάδες στην επιφάνεια ως θέσεις αλληλεπίδρασης ψευδοχωρητικότητας και τη μεγάλη απόσταση των στρωμάτων που χρησιμοποιείται για την ενσωμάτωση του ιόντος καλίου της αποθήκευσης απογύμνωσης, το mxene έχει επιτύχει εξαιρετική απόδοση αποθήκευσης καλίου. Μεταξύ αυτών, ο πυκνωτής ιόντων k του nb2c mxene έχει την πιο εξαιρετική απόδοση, με την υψηλότερη πυκνότητα ισχύος 2336 w / kg και ενεργειακή πυκνότητα 24,6 WH / kg, εμφανίζοντας εξαιρετική πυκνότητα ενέργειας αποθήκευσης καλίου. Όταν ο πυκνωτής ιόντων καλίου κατασκευάστηκε με σύζευξη με το οργανικό αρνητικό ηλεκτρόδιο περυλενο τετραφορμυλοδιιμίδιο (PTCDI), η χωρητικότητα του πυκνωτή του nb2c ║ PTCDI παρέμεινε στο 94,6% της αρχικής χωρητικότητας μετά από 30000 κύκλους με πυκνότητα ρεύματος 5 A / δείχνει εξαιρετικά σταθερή σταθερότητα κύκλου (Εικ. 1). Ως εξαιρετικά σταθερό υλικό ηλεκτροδίων αποθήκευσης καλίου, το mxene παρέχει μια καλή αναφορά για την ανάπτυξη άλλων υδατικών υλικών ηλεκτροδίων ιόντων καλίου.
Σχήμα 1: εξαιρετικά γρήγορος και εξαιρετικά σταθερός υδατικός πυκνωτής ιόντων καλίου που βασίζεται σε υλικά ηλεκτροδίων οικογένειας mxene (α) Σχηματικό διάγραμμα της διαδικασίας αποθήκευσης καλίου τριών διαφορετικών υλικών ηλεκτροδίων mxene. (β) Σχηματικό διάγραμμα πυκνωτή ιόντων καλίου συστήματος νερού. (γ) Εξαιρετικά γρήγορη αποθήκευση και εξαιρετικά σταθερή σταθερότητα κύκλου του πυκνωτή ιόντων καλίου nb2c υπό υψηλό ρεύμα.
Ως αδελφό Journal of nano research, Nano Research Energy (ISSN: 2791-0091; e-issn: 2790-8119; ιδρύθηκε τον Μάρτιο του 2022, χρηματοδοτείται από το Πανεπιστήμιο Tsinghua και συνεκτελείται από τον καθηγητή Qu liangti του Πανεπιστημίου Tsinghua και τον καθηγητή Zhi Chunyi του Πανεπιστημίου Πόλης του Χονγκ Κονγκ. Η νανο ερευνητική ενέργεια είναι ένα διεθνές διεπιστημονικό περιοδικό ανοιχτής πρόσβασης όλα τα αγγλικά, που εστιάζει στην έρευνα αιχμής και την εφαρμογή νανουλικών και νανοεπιστήμης και τεχνολογίας σε νέα πεδία που σχετίζονται με την ενέργεια, συγκριτικά με τη διεθνή κορυφαία ενέργεια περιοδικά και δεσμεύονται να δημοσιεύουν πρωτότυπες ερευνητικές και αναθεωρητικές εργασίες υψηλού επιπέδου.
(πρωτότυπος τίτλος: Κατασκευή πυκνωτή ιόντων καλίου με εξαιρετικά μεγάλη κυκλοφορία νερού με βάση το ηλεκτρόδιο mxene)
