Mxene（Ti3C2Tx）/セルロースナノファイバー/ポリアニリン膜スーパーキャパシタ向けの非常に導電性で柔軟な電極材料として

近年、セルロースナノファイバー（CNF）フィルムに基づいたスーパーキャパシタは、優れた柔軟性、軽量、ユニークな構造についてかなりの注目を集めています。この研究では、良好な導電率と柔軟性を備えたMXENE（TI3C2TX） /CNF /ポリアニリン（PANI）ハイブリッドフィルムは、便利な真空ろ過法によって調製されました。PANIと組み合わせると、Mxeneは導電率が高いオープン構造を作成し、材料間のイオンと電子輸送を促進し、複合材料に高い電気化学活性を提供します。MXENE/CNF/PANI電極は、1 MA cm-2の現在の密度で2935 mf cm-2の高い面積特異的容量を示し、2000サイクルの10 mA cm-2および10 ma cm-2での94％の高い容量保持を伴う優れたサイクリング安定性を示します。高い電気伝導率（634.4 s∙cm-1）。このフィルムのさらなる適用として、それは高性能の準固体状態のスーパーキャパシタを製造するための自立電極として使用されます。CM-2）5 mA cm-2で、94.7μWHcm-2の高い面積エネルギー密度、および573μW∙cm-2の高い面積電力密度。この作業は、電極とスーパーキャパシタを製造するための高性能で柔軟なセルロースベースの複合材料の開発の大きな可能性を示しています。

In recent years, supercapacitors based on cellulose nanofiber (CNF) films have received considerable attention for their excellent flexibility, lightweight, and unique structure. In this study, MXene (Ti3C2Tx) /CNF/polyaniline (PANI) hybrid films with good conductivity and flexibility were prepared by a convenient vacuum filtration method. Combined with PANI, MXene creates an open structure with high conductivity, which facilitates ion and electron transport among the materials and provides the composite with high electrochemical activity. The MXene/CNF/PANI electrode presents a high areal specific capacitance of 2935 mF cm-2 at the current density of 1 mA cm-2, excellent cycling stability with high capacitance retention of 94 % after 2000 cycles at 10 mA cm-2 and high electrical conductivity (634.4 S∙cm-1). As a further application of this film, it is used as a free-standing electrode to fabricate a quasi-solid-state supercapacitor with high performance, which has an ultra-thin thickness of 0.344 mm, a significantly high areal specific capacitance (522 mF cm-2) at 5 mA cm-2, a high areal energy density of 94.7 μWh∙cm-2 and a high areal power density of 573 μW∙cm-2. This work shows the great potential of the developed high-performance and flexible cellulose-based composites for fabricating electrodes as well as supercapacitors.