《Small》：定向电荷离域诱导的强耦合界面工程助力3D打印微型超级电容器

Inducing Directional Charge Delocalization in 3D-Printable Micro-Supercapacitors Based on Strongly Coupled Black Phosphorus and ReS₂ Nanocomposites

Jiale Ge, Jian Meng, Leiqian Zhang, Jingjing Qin, Guozheng Yang, Yunchen Wu, Haiyan Zhu, Yunpeng Huang, Elke Debroye, Hongliang Dong, Jianguo Ren, Peng He, Johan Hofkens, Feili, Lai^* and Tianxi Liu^*

DOI: 10.1002/smll.202312019

柔性可穿戴设备广泛应用在人体运动检测、植入式医疗设备、运动训练系统等领域，并催生出了具有高功率密度、长循环稳定性的微型超级电容器（MSCs）。然而，在MSCs实际应用过程中，电极材料通常表现出有限的电荷积累和较差的结构稳定性，这大大限制了高性能MSCs的进一步发展和商业化应用。因此，开发具有高导电性和优异结构稳定性的先进电极材料对于MSCs在微型电子器件中的进一步应用至关重要。

基于此，江南大学化学与材料工程学院刘天西教授课题组提出了一种利用外延生长策略合成了具有强耦合界面的黑磷@硫化铼（E-BP@ReS₂）纳米复合材料，并将其应用于3D打印超级电容器的电极材料。借助将少层的ReS₂锚定在E-BP纳米片表面所形成的独特三维网络结构，不仅能有效避免ReS₂纳米片的团聚，还能为离子/电子的高效传输提供丰富的路径和位点。X射线吸收光谱（XAS）和X射线光电子能谱（XPS）联合证明了界面处存在着电荷离域的现象。密度泛函理论（DFT）研究也验证强耦合界面处更有利于质子的吸附，进而增强电极材料的电化学储能性能。基于上述优势，通过3D打印技术所制备的MSCs表现出优异的循环稳定性和比容量，并且展现出了独特的可集成特性。这项工作为基于界面耦合策略开发先进电极材料应用于3D打印微型储能器件提供了有益借鉴。

论文连接：https://doi.org/10.1002/smll.202312019

E-BP@ReS₂纳米复合材料的制备流程及其在3D打印微型超级电容器的应用示意图