TiN集成δ-MnO₂/MXene异质结构阳极

2.0V高能锌离子混合电容

结合离液阴离子电解液，该阳极通过原子级电荷调控与界面去溶剂化，解决水系锌离子存储的动力学瓶颈，实现超快充放电与宽电压窗口。

INAAM, ULLAH · Ayesha, Irfan · Ali, Shafaqat · Waqar ul, Hasan · Haotian, Hu · Caiyuan, Xiong · 75775512 · Wang C. · 李劢 · Wu, Limin · 车仁超

Advanced Functional Materials 2026

具体参数

工作电压

{'zh': '2.0', 'en': '2.0'} V

能量密度

{'zh': '87.08', 'en': '87.08'} Wh kg⁻¹

容量保持率

{'zh': '85.8', 'en': '85.8'} %

电压窗口扩大

{'zh': '20', 'en': '20'} %

技术优势

离子扩散不再受阻

TiN中的氮功能化在MXene中形成导电Ti–N骨架并产生内建电场，与δ-MnO₂的扩展离子通道耦合，实现无应变的Zn²⁺扩散。

电压窗口扩大20%

离液ClO₄⁻优先吸附在疏水TiN区域，破坏Zn²⁺溶剂化壳层，降低去溶剂化能垒，从而拓宽工作电压窗口。

循环1.2万次容量保持85.8%

全电池在12000次循环后仍保持85.8%的容量，证明阳极结构稳定，适合长寿命储能。

应用场景

• 锌离子混合超级电容器：直接作为高能阳极，提升器件电压与能量密度
• 阳极材料：替代导电性差的δ-MnO₂，解决扩散慢与结构不稳定
• MXene基电极：利用氮功能化MXene骨架，实现快速电荷传输与无应变扩散
• 水系储能器件：通过电极-电解液协同设计拓宽水系器件的工作窗口
• 异质结构纳米材料：利用异质界面内建电场与离子通道协同提升性能