印刷柔性超级电容器用长寿命CoNi-PBA/MXene复合阴极的制备与性能研究

本文报道了一种基于室温合成与丝网印刷技术的柔性非对称超级电容器(FSC)，其采用CoNi-PBA/MXene杂化阴极与活性炭阳极设计。该器件在1.6 V工作电压下实现245.36 mF cm-2的面电容，经16,000次循环后仍保持77.52%的初始容量。研究通过双金属掺杂（Co/Ni）和MXene复合策略，协同提升了普鲁士蓝类似物(PBAs)的导电性和结构稳定性，为可穿戴电子设备提供了可规模化生产的柔性储能解决方案。

　　

Highlight

通过Co/Ni双金属掺杂与MXene复合的协同策略，本研究成功开发出具有优异循环稳定性的CoNi-PBA/MXene复合阴极材料，为柔性超级电容器提供了创新解决方案。

Synthesis of CoNi-PBA/MXene Composite Materials

制备过程中，将柠檬酸钠、CoCl₂·6H₂O、NiCl₂·6H₂O与Ti₃C₂T_x（MXene）均匀分散形成溶液A，同时将K₃[Fe(CN)₆]与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)配制成溶液B。通过缓慢混合并在室温下老化24小时，最终获得具有纳米立方体结构的复合材料。

Characterization of Morphology and Structure of Electrode Materials

过渡金属六氰基铁酸盐（普鲁士蓝类似物）的开放框架结构为Na⁺的快速嵌入/脱嵌提供了理想通道。通过Co/Ni双金属取代Fe^HS位点，不仅增强了结构稳定性，还激活了Fe^LS氧化还原对，显著提升了电荷存储能力。MXene的引入则有效解决了PBA材料本征导电性差的问题。

Conclusions

该研究通过共沉淀法构建的CoNi-PBA/MXene复合材料展现出三大优势：1）低缺陷的PBA框架保障了高效的离子传输；2）MXene片层阻止了PBA颗粒聚集；3）复合电极的机械柔性满足可穿戴设备需求。这些特性使器件在16,000次循环后仍保持77.5%的容量，突破了柔性储能器件的寿命瓶颈。