成果简介

对于碳基微型超级电容器（MSC）而言，高面积电容或能量密度仍然是一个具有挑战性的问题。本文，燕山大学张瑞军教授团队在《J. Mater. Chem. A》期刊发表名为“Toward high-performance flexible micro-supercapacitors: in situ construction of 2D porous carbon nanosheets with a unique polycrystalline-like micro-morphological feature”的论文，研究通过二维多晶碳化钛（TiC）的合成，首次通过两步制造策略原位构建了具有独特的类多晶微形态特征（PL-PCN）的多孔碳纳米片。使用石墨烯纳米片（GNS）作为模板的纳米片（P-TiC）和随后的高温氯化P-TiC。

有趣的是，所得PL-PCN具有高比表面积（高达1649.97 m 2 g -1)、对电解质具有极好的润湿性，以及独特的分级微孔和中孔结构，其中以“晶界”形式存在的中孔和“晶界”内部的微孔可以有效地提供丰富的离子传输通道和电化学可达性活动站点，分别。基于这些优势，以PL-PCN为电极材料构建的全固态MSC具有优异的电化学性能，例如108.88 mF cm -2的超高面积电容和14.73 μW h cm -2的能量密度，据我们所知，这两者都是迄今为止报告的碳基 MSC 的最高值。此外，制造的MSC还具有出色的机械灵活性，并且可以通过并联和串联多个MSC器件轻松调节电容输出和电压。因此，这项工作为设计和制造用于高性能微型超级电容器的碳电极材料提供了新的视角。

图文导读

图1、 PL-PCN的制造示意图。

图2 、(a) NG 和 GAs 的 XRD 图谱。(b) NG 和 (c) GA 的 SEM 图像。(d) GNS 的典型 TEM 图像。(e 和 f) GNS 的高分辨率 TEM (HR-TEM) 图像。

图3、 PL-PCN 的表征

图4、 (a) N2吸附-解吸等温线和(b) PL-PCN 的相应孔径分布。

图5、 PL-PCN-MSC 和 P-TiC-MSC的电化学性能

图6、 PL-PCN-MSC的集成性能及实际应用

小结

综上所述，工作表明合成的具有独特多晶状微形态特征的PL-PCN在便携式/可穿戴式微电化学储能方面具有巨大潜力。在进一步的研究中，PL-PCN 也有望广泛用于其他与能源和环境相关的应用，例如催化、电池、燃料电池和水处理。

文献：

• https://doi.org/10.1039/D2TA06004C