第一作者：Yu Xia、
通訊作者：Shu Yang, Yury Gogotsi
第一單位：賓州大學（美國）
研究亮點：
1.發展了一種易于規模化制備的MXene垂直取向自組裝方法
2.基于MXene實現了電極厚度與電容的兼得。
規模化和可持續化制備更厚的電極薄膜，以實現更高的能量密度和功率密度，是大規模電化學儲能領域的發展趨勢。二維納米材料由于其獨特的結構特征和電學性能，而成為所有電極材料中最有可能實現這一目標的最具前景的材料之一。
長期以來，電極制備領域存在厚度與電容不可兼得的矛盾。這主要是因為，傳統的電極制備方法往往導致二維納米材料的重新堆疊，使得在較厚電極中離子傳遞速率受到嚴重限制。
有鑒于此，美國賓州大學Shu Yang課題組和德雷塞爾大學Yury Gogotsi課題組合作報道了一種垂直排列的液晶MXene膜，實現了在電極200μm的厚度下也可以具有較高的電學性能。
圖1. 兩種Ti3C2Tx膜中的離子傳遞
研究人員以經典的二維材料Ti3C2Tx為基礎，通過對盤狀液晶Ti3C2Tx進行機械剪切，得到了垂直的取向排列。由于這種獨特的垂直結構，使得離子傳遞速度不受膜厚度的影響，在200μm范圍內都可以快速傳遞，因而這種電極膜表現出和厚度無關的電學性質。即便厚度達到200μm的情況下，電極循環2萬次幾乎不見性能衰減。
圖2. 兩種Ti3C2Tx膜的電化學性能對比
總之，這項研究開發了一種易于規模化制備的垂直取向自組裝方法，利用MXene實現了電極在200μm厚度情況下也能保持高電容和長期循環壽命。
參考文獻：
YuXia、Yury Gogotsi, Shu Yang et al. Thickness-independent capacitance ofvertically aligned liquid-crystalline MXenes. Nature 2018, 557, 409–412.
