MXene增强水凝胶电极

超弹耐温高电容

通过垂直梯度冰模板聚合，形成单向有序的PANI与MXene三维水凝胶电极，在极端变形和宽温高盐环境下保持优异电容性能。

Han, Dong · Wang, Peng · Chen, Jiankang · Zhang, Lili · Lai, Linfei

Small 2024

具体参数

面电容

{'zh': '130.68', 'en': '130.68'} mF cm⁻²

面电容

{'zh': '88.02', 'en': '88.02'} mF cm⁻²

电容保持率

{'zh': '90', 'en': '90'} %

电容保持率

{'zh': '70', 'en': '70'} %

工作温度范围

{'zh': '-30', 'en': '-30'} °C

拉伸应变

{'zh': '500', 'en': '500'} %

压缩应变

{'zh': '50', 'en': '50'} %

技术优势

完全弹开不失效

得益于垂直冰晶诱导的单向有序导电网络，水凝胶在500%拉伸或50%压缩后仍能快速恢复原有形状和电学连通性，避免永久变形导致的失效。

拉伸下电容不掉

电极在100%和200%伸长率下仍保持初始电容的90%和70%，归因于MXene层和聚苯胺的有序结构有效维持了离子传输通道。

零下也能满功率跑

MXene增强水凝胶体系中抗冻性得到提升，在−30 °C低温下仍能高效充放电，突破了传统水凝胶电极低温冻结失效的限制。

应用场景

• 柔性超级电容器：为其提供可承受500%拉伸的弹性电极，保障形变下稳定供电。
• 柔性可穿戴电源：在−30 °C仍可正常充放电，可替代刚性电池为寒区穿戴设备供能。
• 电子皮肤供电：电极随皮肤拉伸200%仍保持70%电容，可直接贴合为柔性电子皮肤供电。
• 电池管理集成：宽温域、高盐耐受特性使其可作为电池管理系统中的缓冲储能单元。