1. Capacitance of Ti3C2Tx MXene in ionic liquid electrolyte
- Author
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Daffos Barbara, Yury Gogotsi, Babak Anasori, Patrice Simon, Zifeng Lin, Katherine L. Van Aken, Pierre-Louis Taberna, Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Drexel University (USA), Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UPS (FRANCE), Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des Matériaux - CIRIMAT (Toulouse, France), Réseau sur le Stockage Electrochimique de l'Energie - RS2E (Amiens, France), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie (RS2E), Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Aix Marseille Université (AMU)-Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Université de Nantes (UN)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Collège de France (CdF (institution))-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM), Drexel University, Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Université de Nantes (UN)-Aix Marseille Université (AMU)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Collège de France (CdF (institution))-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA), and Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE)
- Subjects
Materials science ,Matériaux ,Analytical chemistry ,Energy Engineering and Power Technology ,02 engineering and technology ,Electrolyte ,Ionic liquid ,010402 general chemistry ,Electrochemistry ,7. Clean energy ,01 natural sciences ,Capacitance ,Carbide ,[SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials ,chemistry.chemical_compound ,Supercapacitors ,Electrical and Electronic Engineering ,Physical and Theoretical Chemistry ,Ionogel ,Horizontal scan rate ,Supercapacitor ,Renewable Energy, Sustainability and the Environment ,[CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry ,021001 nanoscience & nanotechnology ,0104 chemical sciences ,Ti3C2Tx ,chemistry ,Electrode ,0210 nano-technology ,MXene - Abstract
International audience; Ti3C2Tx MXene, a two-dimensional (2D) early transition metal carbide, has shown an extremely high volumetric capacitance in aqueous electrolytes, but in a narrow voltage window (less than 1.23 V). The utilization of MXene materials in ionic liquid electrolytes with a large voltage window has never been addressed. Here, we report the preparation of the Ti3C2Tx MXene ionogel film by vacuum filtration for use as supercapacitor electrodes operating in 1-Ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (EMI-TFSI) neat ionic liquid electrolyte. Due to the disordered structure of the Ti3C2Tx hydrogel film and a stable spacing after vacuum drying, achieved through ionic liquid electrolyte immersion of the Ti3C2Tx hydrogel film, the Ti3C2Tx surface became accessible to EMI+ and TFSI− ions. A capacitance of 70 F g−1 together with a large voltage window of 3 V was obtained at a scan rate of 20 mV s−1 in neat EMI-TFSI electrolyte. The electrochemical signature indicates a capacitive behavior even at a high scan rate (500 mV s−1) and a high power performance. This work opens up the possibilities of using MXene materials with various ionic liquid electrolytes.
- Published
- 2016