可自修复的MXene-石墨烯复合气凝胶基3D微型超级电容器

目前，便携式和可穿戴式电子设备的快速发展需要轻量化、小型化和高效率的能量存储单元以及自供电系统。微型超级电容器（MSCs）作为新型的储能器件具有功率密度高、循环寿命长、充放电速率快、容易集成到微纳电子系统中作为电源等优点，成为一种重要的能源存储装置。然而，微型超级电容器的基板和电极材料经常受到来自外部的各种机械损伤，限制了器件的可靠性和稳定性。自修复材料在过去的十年里蓬勃发展，其内部或外部损伤可以自行修复。除了具有损伤后恢复结构和机械性能的能力之外，功能恢复也是这些材料的特征。如何将自修复材料结合到器件中赋予微型超级电容器自修复功能，已经成为相关研究领域的热点。

华中科技大学团队开发了一种可自修复的MXene-石墨烯复合气凝胶基3D微型超级电容器。他们制作出一种MXene-rGO复合气凝胶，这种凝胶具有非常好的机械弹性，有助于提高电极的稳定性。通过将自修复羧基化聚氨酯（PU）外壳进一步包裹在三维结构的MXene-rGO复合气凝胶电极表面，他们进一步制造出可自修复的三维微型超级电容器。

研究结果表明，MXene-rGO气凝胶在负载释放后可以从约70%的压缩状态恢复到其原始体积。基于三维MXene-rGO气凝胶的微型超级电容器在1 mV•s^-1的扫描速率下具有34.6 mF•cm^-2的面积电容，并且在15000次循环中电容保留率高达91%，具有出色的循环性能。这种三维微型超级电容器同时也表现出优异的自修复能力，在第五次修复后保持81.7%的比电容。这种可自修复的三维微型超级电容器的制备提供了一种设计和制造下一代长寿命多功能电子器件的方法，以进一步满足可持续发展的要求。论文的第一作者是华中科技大学的博士研究生岳阳。这一成果近期发表在ACS Nano 上，文章的通讯作者是华中科技大学的高义华教授和刘逆霜副教授。

该论文作者为：Yang Yue, Nishuang Liu, Yanan Ma, Siliang Wang, Weijie Liu, Cheng Luo, Hang Zhang, Feng Cheng, Jiangyu Rao, Xiaokang Hu, Jun Su and Yihua Gao

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Highly Self-Healable 3D Microsupercapacitor with MXene-Graphene Composite Aerogel

ACS Nano, 2018, DOI: 10.1021/acsnano.7b07528