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  超級(jí)電容能夠比傳統(tǒng)電池更快速地實(shí)現(xiàn)充放電，但其無(wú)法存儲(chǔ)大量電能。

  近日，德雷塞爾大學(xué) （Drexel University）的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用其開發(fā)的導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合材料MXene（二維過渡金屬碳化物或碳氮化物），開發(fā)了一種全新電極材料，應(yīng)用其制備的化學(xué)電池既擁有超級(jí)電容的高速充放電速度，也有傳統(tǒng)電池的高儲(chǔ)能容量特性，這種新型電極可以用于制造能夠在數(shù)秒內(nèi)快速充電的電子設(shè)備。

  等待設(shè)備充滿電的焦慮想必每個(gè)人都經(jīng)歷過，導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合材料MXene可以極大地改進(jìn)電極電導(dǎo)率，高比表面積提高儲(chǔ)電性能，同時(shí)柔性的超級(jí)電容提供更長(zhǎng)的充電次數(shù)和壽命。德雷塞爾團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)者Yury Gogotsi教授表示“這篇論文駁斥了普遍被接受電池和準(zhǔn)電容器的化學(xué)充電過程總是比超級(jí)電容（雙層電容）物理充電速度慢的固有觀念，我們展示了應(yīng)用MXene材料的電極能夠在數(shù)十毫秒內(nèi)快速充電。這清除了研發(fā)超速儲(chǔ)能設(shè)備的研發(fā)道路的障礙，它們能夠在數(shù)秒內(nèi)快速充放電，而存儲(chǔ)的電能遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的超級(jí)電容”。

  這種新型材料的結(jié)構(gòu)決定了其優(yōu)秀的特性，其化學(xué)通式可用Mn+1XnTz表示，其中M指過渡族金屬（如Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Sc等），X指C或/和N，n一般為1-3，Tz指表面基團(tuán)（如O2-、OH-、F-、NH3、NH4+等）。目前，MXenes主要通過HF酸或鹽酸和氟化物的混合溶液將MAX相中結(jié)合較弱的A位元素（如Al 原子）抽出而得到。它具有石墨烯高比表面積、高電導(dǎo)率的特點(diǎn)，又具備組分靈活可調(diào)，最小納米層厚可控等優(yōu)勢(shì)，已在儲(chǔ)能、吸附、傳感器、導(dǎo)電填充劑等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力。

  論文鏈接：https://www.nature.com/articles/nenergy2017105