DOI: 10.1016/j.est.2023.106807

设计和合成具有高电导率的柔性自支撑材料是开发可穿戴储能装置的关键。在此，本研究通过真空辅助过滤MXene纳米片和V2O5纳米纤维的混合物来制备Ti3C2Tx MXene/V2O5（MV）膜，作为超级电容器的柔性电极材料。V2O5纳米纤维的引入有效抑制了MXene纳米片的自堆积现象，同时通过控制V2O5纳米纤维的用量调节了MV薄膜的厚度。受益于V2O5纳米纤维的有效插层，Ti3C2Tx MXene/V2O5（20mg）（MV2）膜作为电极显示出良好的电容性能（319.1F/g，0.5A/g）和循环稳定性（70.4%，5000次循环，3A/g）。此外，组装了MV2//MV2对称超级电容器（SSC）和MV2//MnO2不对称超级电容器（ASC），在2A/g下进行8000次充电/放电循环后，其电容保持率分别为72.1%和83.9%。SSC在603.2W/kg功率密度下的能量密度为18.43Wh/kg，ASC在374.94W/kg功率密度下的能量密度为20.83Wh/kg，表明其具有良好的储能性能。总之，本研究为提高Ti3C2Tx的电化学性能和柔性提供了一种新的策略，也为其在柔性可穿戴器件中的应用提供了可靠的方法。

图1.MV薄膜制备流程示意图。

图2.（a,b）MXene纳米片和（e,f）V2O5纳米纤维的SEM图像。（c,d）MXene纳米片和（g,h）V2O5纳米纤维的TEM图像。（i-p）具有不同剂量V2O5纳米纤维的MV膜的光学图像。

图3.MV膜的横截面SEM图像：（a,e）MV0、（b,f）MV1、（c,g）MV2和（d,h）MV3。（i）MV2膜的横截面SEM图像和相应的元素映射图像。

图4.（a）V2O5纳米纤维的FT-IR光谱。（b）V2O5纳米纤维、MV0和MV2的拉曼光谱。（c,d）Ti3AlC2、MV0、MV1、MV2、MV3和V2O5纳米纤维的XRD图谱。

图5.5000次充放电试验前后MV2的高分辨率XPS光谱：（a）全扫描光谱，（b）C1s，（C）O1s，（d）Ti2p，（e）V2p和（f）S2p。

图6.MV膜的电化学性能。（a）扫描速率为50mV/s时MV0、MV1、MV2和MV3的CV曲线。（b）10-150mV/s时MV2的CV曲线。（c）电流密度为1.0A/g时MV0、MV1、MV2和MV3的GCD曲线。（d）0.50-10A/g时MV2的GCD曲线。（e）MV2的比电容与扫描速率和电流密度的函数关系。（f）MV0、MV1、MV2和MV3在1M H2SO4中的奈奎斯特图，插图为高频区域的局部放大图。（g）MV2的峰值放电电流与扫描速率之间的幂律关系。（h）不同扫描速率下伪电容率的直方图。（i）MV2在3A/g下的循环测试和库仑效率，插图为弯曲MV2的光学图像。

图7.MV2//MV2 SSC的电化学性能。（a）SSC配置。（b）SSC在不同扫描速率和电流密度下的CV曲线和（c）GCD曲线。（d）弯曲不同时间的SSC在50mV/s下的CV曲线。（e）对应于不同弯曲时间下的CV曲线和GCD曲线的电容变化。（f）SSC的奈奎斯特图和等效电路拟合曲线。插图：SSC的等效电路。（g）SSC的循环性能和库仑效率。插图：三个SSCs串联点亮一个LED的光学照片，SSC弯曲180度°。（h）用MXene电极制作的不同SSCs的Ragone图。

图8.MV2//MnO2 ASC的电化学性能。（a）ASC配置。ASC在不同扫描速率和电流密度下的CV曲线（b）和GCD曲线（c）。（d）具有不同弯曲时间的ASC在50mV/s下的CV曲线。（e）对应于不同弯曲时间下的CV曲线和GCD曲线的电容变化。（f）ASC的奈奎斯特图和等效电路拟合曲线。插图：ASC的等效电路。（g）ASC的循环性能和库仑效率。插图：两个ASCs串联点亮一个LED的光学照片，ASC弯曲180度◦，（h）用MXene电极制作的不同ASCs的Ragone图。