碳空位MXene电极

电容提升47%

通过晶格内碳空位强化界面氢键网络，构筑热稳定的活性固定水层，从本征层面提升赝电容

杨志伟 · 唐泽国 · Honghui, Hu · 陈巍 · Hao, Junjie · Tang, Haodong · 徐保民 · Zhang, Chuanfang John · Tang, Jun

Small 2026

具体参数

比电容

{'zh': '348', 'en': '348'} F g⁻¹

增强比电容

{'zh': '47', 'en': '47'} %

比电容

{'zh': '382', 'en': '382'} F g⁻¹

超高扫速电容保持率

{'zh': '45', 'en': '45'} %

技术优势

电容提升近一半

碳空位极化表面氧终端，增强与层间水的氢键，形成稳定的活性水层，使本征电容大幅提高。

超高倍率不崩盘

阳极氧化引入介孔，缓解高扫速下的离子扩散限制，使电极在5000 mV s⁻¹时仍保持45%的电容。

热稳定性好

增强的氢键网络使层间水在升温时不易脱出，构筑了热稳定的“活性固定”结构，适合高功率器件的温度波动环境。

应用场景

• 超级电容器电极：碳空位MXene薄膜可直接作为高容量赝电容电极，替代传统碳材料，提升能量密度而不牺牲功率。
• 高功率储能：协同优化电极在5000 mV s⁻¹仍保持高电容，适合需要快速充放电的高功率储能系统。
• 柔性储能器件：MXene薄膜可直接涂布于柔性基底，碳空位增强的赝电容特性使其有望用于可穿戴电子电源。
• MXene功能器件：通过晶格工程调控层间水网络的设计思路，可拓展至其他MXene基功能器件，如传感器或致动器。