氮端MXene/石墨烯气凝胶

超高体积电容

通过三维网络工程与表面终端调控，解决MXene自堆叠与氧化问题，实现优异倍率与长循环性能。

Hongying, Zhao · Shen, Hailong · Man, Cai · Jiaheng, Xu · Lin, Li · Liu, Siyi · Xu, Shuaikai · Liang, Xianqing · 周文政 · Guo, Jin · 黄海富 · 李铭

Chemical Engineering Journal 2025

具体参数

体积比电容

1323 F cm⁻³

面积比电容

0.86 F cm⁻²

电容保持率（高倍率）

90.1 %

电容保持率（循环后）

96.4 %

能量密度

39.1 Wh L⁻¹

能量密度（质量）

11.6 Wh kg⁻¹

技术优势

不再堆叠

Zn²⁺ 交联使 MXene 与氧化石墨烯形成三维网络凝胶，防止了 MXene 纳米片的重新堆叠，打开了快速的离子通道。

紫外去除氟

紫外线照射定制了氮终端，并除去了有害的 -F 基团，从而增强了赝电容和抗氧化性能。

倍率超高

在 40 A g⁻¹ 的高电流密度下仍保持 90.1% 的电容，说明离子传输极快。

循环寿命长

经过 8000 次循环后电容保持率仍有 96.4%，说明结构稳定，不容易氧化或脱落。

应用场景

• 超级电容器：三维多孔结构提升离子传输，高体积电容直接用于高能量密度超电。
• 锂离子电容器：能量密度可达 39.1 Wh L⁻¹，接近锂离子电容器水平。
• 柔性储能器件：气凝胶自支撑且结构稳定，可弯折用于柔性器件。
• MXene储能：解决 MXene 自堆叠和氧化问题，让 MXene 电极更接近实用。
• 石墨烯储能：石墨烯网络提供机械支撑，与 MXene 协同提升容量和导电性。