随着智能时代的到来，便携式电子设备正向着兼具机械柔性和光学透明的方向发展。智能电子设备如折叠手机、智能传感器、电子皮肤等逐渐出现在大众视野，推动了透明储能器件的发展[1-2]。透明锌离子混合超级电容器(ZIHSCs)因具有高能量密度、高功率密度、固有安全性等优点，已成为信息交互和人类生活之间的桥梁[3-6]。然而，制备兼具高透明度和高能量密度的ZIHSCs仍具有挑战，透明导电电极作为关键组成部分，应具有优异的光电性能和电荷存储能力[7-10]。因此，开发同时具有高导电性和高透明度的电极材料，对于构建高性能的透明ZIHSCs具有重要意义。
金属有机骨架(MOFs)具有比表面积大、孔径可调和活性位点丰富的独特优势[11-16]，在ZIHSCs领域具有巨大的应用潜力。二维MOFs具有超薄片状结构，这可以使电解质离子与活性材料充分接触，进而为电荷转移和离子扩散提供更多路径[17-18]。其中，二维Cu-TCPP(四羧基苯基卟啉铜)因其具有平面π共轭骨架和良好的结构稳定性，已被应用于超级电容器活性材料[19-21]。但是，二维Cu-TCPP本征导电性较差，离子在充放电时具有较大的内阻，降低了其储能性能和循环稳定性。Wang等[22]通过将二维Cu-TCPP与聚吡咯(PPy)交联，制备了Cu-TCPP/PPy复合电极，形成了3D导电网络和多孔内部通道，有效提高了器件的电化学性能。
在提高二维MOFs导电性的基础上实现高光学透明度，是研制高性能透明ZIHSCs的关键。过渡金属碳/氮化物(MXene)是一种新型的电极材料，具有机械柔韧性好、导电性高等优点，已广泛应用于柔性光电器件领域[23-27]。然而，由于范德瓦耳斯力和氢键引起MXene片层之间不可避免地发生自我堆叠，导致其电化学活性中心严重损失，极大地限制了电解质离子的传输[28-30]。将二维Cu-TCPP与MXene复合，可以在提高导电性的同时调控片层间距与离子传输路径，协同优化导电网络和界面稳定性[31-32]，进而提升ZIHSCs的光电性能。
本文报道了一种由静电组装策略构建的二维Cu-TCPP/MXene复合材料，如图 1所示，其具有高导电网络和多孔传输通道的异质界面。一方面，二维Cu-TCPP和MXene之间的静电作用扩大了层间距，阻止了MXene的自堆叠，增加了光学透明度；另一方面，相互连通的导电网络缩短了电解质离子的传输路径，提升了电化学性能。通过调控MXene与Cu-TCPP的配比，优化Cu-TCPP/MXene透明电极的光电性能。由最优配比的Cu-TCPP/MXene电极组装的对称全固态超级电容器的面电容为7.48 mF·cm-2。为了进一步拓宽电化学窗口，以Cu-TCPP/MXene透明电极为正极，电沉积锌片作为负极，构建了非对称透明ZIHSC。该器件的电压窗口达到0~1.2 V，透光率为58.9%，面电容达到10.5 mF·cm-2，能量密度达到2.1 μWh·cm-2，且在180°的弯曲角度下仍有94.5%的电容保持率，在新型柔性电子和可穿戴设备中具有潜在的应用价值。
一水合乙酸铜[Cu(CH3COO)2·H2O]、四(4-羧基苯基)卟吩(C48H30N4O8，H2TCPP)、聚二烯丙基二甲基氯化铵[(C8H16NCl)n，PDDA]、三氟乙酸(C2HF3O2)、氟化锂(LiF)、盐酸(HCl)、硫酸(H2SO4)、聚乙烯醇((C2H4O)n，PVA)、七水合硫酸锌(ZnSO4·7H2O)、锌箔、三氟甲烷磺酸锌(Zn(CF3SO3)2)均购自阿拉丁试剂有限公司；聚乙烯吡咯烷酮[(C6H9NO)n，PVP]、N，N-二甲基甲酰胺(C3H7NO、DMF)均购自国药集团化学试剂有限公司；钛铝碳(Ti3AlC2)购于吉林一一科技有限公司；氧化铟锡/聚对苯二甲酸乙二醇酯(ITO/PET)购自南京晚晴化玻璃仪器有限公司。
实验仪器主要包括X射线衍射仪(Bruker D8 Advance A25，Cu Kα辐射，λ=0.154 1 nm，扫描范围为2°~50°，电压为30 kV，电流为20 mA)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR，PE-Spectrum Two)、场发射扫描电子显微镜(SEM，Hitachi，S-4800)、透射电子显微镜(TEM，HT7700，工作电压为200 kV)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM，FEI Talos F200X)、紫外可见近红外分光光度计(PerkinElmer，Lambda)、X射线光电子能谱仪(PHI-5702)、柔性测试系统(FlexTest mini-S-P)及电化学工作站(Bio-logic，VMP3)。
二维Cu-TCPP的制备参考之前的报道[33]，以Cu(CH3COO)2·H2O为铜源，H2TCPP为配体，PVP为表面辅助活性剂，通过水热法制备得到。MXene的制备参考之前的报道[34]，采用原位刻蚀与机械剥离相结合的方法制得。进一步使用PDDA对MXene进行改性，通过静电自组装法制得Cu-TCPP/MXene复合材料，具体过程如下：称取40 mg Cu-TCPP于40 mL去离子水中，超声分散得到1.0 mg·mL-1的Cu-TCPP悬浮液，平均分成4份，分别向其中加入5、10、15、20 mL PDDA改性的MXene悬浮液(1.0 mg·mL-1)，室温下搅拌2 h，离心洗涤、冷冻干燥，得到不同混合比例的Cu-TCPP/MXene-0.5、Cu-TCPP/MXene-1.0、Cu-TCPP/MXene-1.5、Cu-TCPP/MXene-2.0(其中MXene和Cu-TCPP的质量比分别为1∶2、1∶1、3∶2、2∶1)。
选用1 cm×3 cm的长方形ITO/PET作为基底，使用氧等离子体处理仪对其表面处理10 min，以提高亲水性和黏附性。采用喷涂法，将1.5 mg·mL-1的Cu-TCPP/MXene混悬液均匀喷涂在ITO/PET表面，置于90 ℃加热台上退火10 min以除去电极表面的水分，得到Cu-TCPP/MXene透明电极。喷枪的喷涂角度为45°，喷涂距离为15 cm，喷嘴孔径为0.25 mm，喷涂速度为0.5 mL·min-1。采用相同的喷涂方法，制备了MXene和Cu-TCPP透明电极。
将锌箔裁剪为2 cm×3 cm的锌片，使用1 000目砂纸对其表面进行打磨，去除表面氧化层，然后将其置于去离子水中超声5 min。以ITO/PET为工作电极，锌片为对电极，电解液为1 mol·L-1的ZnSO4·7H2O溶液，沉积电压为-1.0 V。通过调控沉积时间来控制沉积的厚度，沉积时间分别为5、10、15、20 s时制备得到Zn-5、Zn-10、Zn-15、Zn-20电极。
对称超级电容器的搭建：将1 g PVA和3 g H2SO4溶液(0.5 mol·L-1)加入到10 mL去离子水中，在85 ℃下加热搅拌2 h，制得PVA/H2SO4凝胶电解质；然后，向2个相同的Cu-TCPP/MXene电极中间填入PVA/H2SO4凝胶电解质，构成电极-凝胶电解质-电极“三明治”结构的柔性透明超级电容器(FTSC)。
非对称ZIHSC器件的搭建：将10 g PVA和3.6 g Zn(CF3SO3)2加入到100 mL去离子水中，在85 ℃下加热搅拌0.5 h，制得Zn(CF3SO3)2凝胶电解质。然后，向Zn电极和Cu-TCPP/MXene电极中间填入Zn(CF3SO3)2凝胶电解质，构成非对称的柔性透明ZIHSC器件。
采用三电极系统进行循环伏安法(CV)和恒流充放电(GCD)测试，其中Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝为对电极，电解液为1 mol·L-1 H2SO4溶液。CV测试的电压范围为-0.1~0.4 V，扫描速率为20、40、60、80、100 mV·s-1。GCD测试的电压范围为-0.1~0.4 V，电流密度为100、150、200、250、300 μA·cm-2。电化学阻抗谱(EIS)测试频率范围为10 mHz~100 kHz，振幅为15 mV，使用方阻仪进行电导率测试。
采用双电极系统，对组装的FTSC进行CV和GCD测试。CV测试的电压范围为-0.1~0.4 V，扫描速率为20、40、60、80、100 mV·s-1。GCD的电压范围测试范围为-0.1~0.4 V，电流密度为100、150、200、250、300 μA·cm-2。
采用双电极系统，对组装的ZIHSC进行CV和GCD测试。CV测试的电压范围为0~1.2 V，扫描速率为50、100、150、200、250 mV·s-1。GCD测试的电压范围为0~1.2 V，电流密度为100、150、200、250、300 μA·cm-2。根据GCD曲线计算比电容(CS，mF·cm-2)：
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(1) |
其中，I是放电时的恒定电流(mA)，Δt是放电时间(s)，S是超级电容器的工作面积(cm2)，ΔV是扣除电阻压降后的电位窗口(V)。能量密度(E)和功率密度(P)分别由式2和3计算得到：
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(2) |
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(3) |
根据CV曲线通过式4可以得出正极和负极的b值，其范围为0.5 < b < 1，通常当b值为0.5时，表明储能过程为扩散控制，b值为1时，表明储能过程为赝电容控制：
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(4) |
其中，a为常数，b为曲线斜率，ip为峰值电流(mA)，v为扫描速率(mV·s-1)。赝电容与扩散电容贡献率计算公式如下：
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(5) |
其中，i为响应电流(mA)，v为扫描速率(mV·s-1)，k1为电容控制常数，k2为扩散控制常数。
通过SEM对所制备的Cu-TCPP/MXene-1.5形貌进行了表征。如图 2a所示，Cu-TCPP呈现出典型的片状皱褶形貌，由交错堆叠的纳米片组成。图 2b显示MXene为片层结构，片层大小为2~3 μm。Cu-TCPP/MXene-1.5的SEM图如图 2c所示，可以看到MXene片层分散在Cu-TCPP中，形成多孔互联的网格结构。使用TEM进一步观察了Cu-TCPP/MXene-1.5的形貌。如图 2d所示，MXene片层均匀分布在二维Cu-TCPP片层上。从图 2e的HRTEM图中可以看出，Cu-TCPP和MXene之间具有紧密的界面。此外，从异质界面图像上可观察到清晰的晶格条纹，对应于MXene的(002)晶面。图 2f为选区电子衍射(SAED)图，图中衍射环从外向内分别对应于Cu-TCPP的(110)晶面和MXene的(006)和(002)晶面，证明Cu-TCPP/MXene-1.5具有多晶特征。图 2g中的能量色散X射线谱(EDS)映射结果显示Cu、C、N、O、Ti元素在框架中均匀分布，证明Cu-TCPP/MXene-1.5的成功制备，且Cu-TCPP和MXene形成了异质结构。
使用粉末X射线衍射(XRD)对Cu-TCPP/MXene进行了晶相分析。如图 3a所示，Cu-TCPP的特征衍射峰位于7.4°、11.8°、19.3°和30.5°，分别归属于其(110)、(210)、(004)和(440)晶面，而MXene的特征衍射峰位于6.35°(图S1a，Supporting information)，归属于(002)晶面，与已有文献记录相吻合[35]。Cu-TCPP与MXene复合后，7.0°附近的峰强度明显增强，这是由于MXene的(002)晶面与Cu-TCPP的(110)晶面的峰位置十分接近，两者发生了耦合使得特征衍射峰增强。此外，Cu-TCPP/MXene-1.5中Cu-TCPP的(210)晶面特征峰变宽，这是由于二维Cu-TCPP纳米片充当了物理屏障，有效阻止了MXene片层的聚集，扩大了层间间距。采用FTIR进一步分析了Cu-TCPP/MXene-1.5的化学组成。如图 3b所示，1 620、1 402 cm-1处的特征峰归属于Cu-TCPP配体羧酸盐(—COO)的不对称和对称振动。其中，1 610 cm-1处的特征峰在Cu-TCPP/MXene-1.5中位移至1 620 cm-1处，这是由于MXene的引入影响了—COO的伸缩振动[36]；999 cm-1处的特征峰归属于N—H键的伸缩振动；553和3 425 cm-1处出现的特征峰分别对应于MXene的Ti—O和—OH伸缩振动(图S1b)，以上结果表明Cu-TCPP与MXene成功复合。
通过XPS对Cu-TCPP/MXene-1.5化学组成与键合状态进行研究。图 3c~3f与S2结果表明复合材料含有C、O、Cu、Ti、N和F元素。如图 3c所示，C1s的高分辨XPS谱图可分解为4个特征峰：283.2 eV(C—Ti)、284.3 eV(C—C)、286.2 eV(C—O)和289.2 eV(C=O)，其中C—C峰对应于MXene的碳网格结构，而C—O和C=O峰可能源于MXene的表面官能团和PDDA改性引入的含氧官能团。图 3d为O1s XPS谱图，图中存在Ti—O(529.6 eV)和Ti—OH(532.1 eV)的特征峰，表明MXene表面含有羟基基团，这使其能够与Cu-TCPP有效结合。Cu2p XPS谱图显示出932.3和952.1 eV两个特征峰(图 3e)，分别归属于Cu-TCPP中Cu2+的Cu2p3/2和Cu2p1/2自旋轨道[37]。Ti2p XPS谱图中456.5、459.1、460.6和464.8 eV处的峰可以归属于Ti—C(Ti2p1/2)、Ti—C(Ti2p3/2)、Ti—O(Ti2p1/2)和Ti—O(Ti2p3/2)(图 3f)[38]，其中Ti—C峰的存在表明MXene的碳化物骨架在复合过程中得以保留。如图S2所示，F1s谱图中存在Ti—F(682.0 eV)和C—F(686.8 eV)特征峰，而N1s谱图中存在吡啶氮(398.3 eV)、吡咯氮(399.7 eV)和季铵氮(402.2 eV)，与Cu-TCPP配位结构中氮的键合相匹配。
为了研究不同组分Cu-TCPP和MXene对复合电极性能的影响，通过调控MXene的加入量制备了不同配比的Cu-TCPP/MXene电极。使用UV-Vis对不同Cu-TCPP/MXene电极进行透光率测试。如图 4a所示，随着复合材料中MXene含量的增加，Cu-TCPP/MXene电极透光率呈现递减趋势，分别为83.2%、73.1%、66.2%和58.0%，表明MXene的增加使得透光率降低。图 4b为不同Cu-TCPP/MXene电极的电阻对比图，随着MXene占比的增大，电阻值随之降低，这一特性归因于MXene出色的导电性显著提升了电子传输效率。图 4c为不同电极的透光率与方阻对比图，可以看出MXene能够有效降低方阻，但也会导致透光率的衰减。图 4d为不同电极的CV曲线对比图，可以看出，MXene含量的增加可以显著提高复合材料的电流密度，闭合曲线的面积也随之增大。图 4e为不同电极的GCD曲线，随着MXene含量的增加，充放电时间逐步延长。不同电极的面积比电容如图 4f所示，当MXene和Cu-TCPP的质量比从1.5增加至2时，电极的面积比电容增加较小，而透光率却大幅度下降。因此，综合不同电极的电化学和光学性能可知，Cu-TCPP/MXene-1.5表现出更加优异的综合性能，选用Cu-TCPP/MXene-1.5用于后续实验。
为了研究不同化学组分的光电性能，选用附着量相同的Cu-TCPP、MXene、Cu-TCPP/MXene-1.5进行对比测试。图S3a是不同透明电极的透光率，在波长为550 nm处Cu-TCPP电极的透光率达到75.4%，MXene电极的透光率为52%，而Cu-TCPP/MXene-1.5电极的透光率可达66.2%，说明Cu-TCPP/MXene异质结界面能够显著提升透光率。图S3b为不同电极的方阻对比图，可以看出MXene的方阻最小。对比单一的Cu-TCPP电极，Cu-TCPP/MXene-1.5电极的方阻明显降低，说明MXene的加入改善了电极的导电性能，有望显著提升电荷存储性能。此外，图S3c中EIS结果显示Cu-TCPP/MXene-1.5电极表现出最低的电荷转移电阻(Rct)，表明复合材料异质界面优化显著提升了电荷传输效率。图S4为MXene、Cu-TCPP及Cu-TCPP/MXene-1.5的CV曲线对比，可以看出，MXene单电极的CV曲线呈现较为规整的矩形特征，说明其储能过程以电双层电容为主，而Cu-TCPP单电极的电流响应较弱，受限于导电性不足，其活性位点利用率较低。相比之下，Cu-TCPP/MXene-1.5复合电极表现出更大的CV积分面积和更高的电流响应，表明复合结构有利于电解液的渗透和离子扩散，从而改善整体反应动力学。
为了探究Cu-TCPP/MXene-1.5在H2SO4电解质中的电荷存储机制，分别在20、40、60、80、100 mV·s-1的扫描速率下对Cu-TCPP/MXene-1.5电极进行CV测试。如图 4g所示，在20~100 mV·s-1范围内，Cu-TCPP/MXene-1.5电极的CV积分面积随扫描速率规律性增加，表明其电荷存储受表面快速反应主导，展示了其优异的电荷传输动力学特性。为了进一步探究电容来源，利用扫描速率与峰值电流之间的函数关系，计算了Cu-TCPP/MXene-1.5的电容贡献程度。根据式4并结合图 4h拟合得到阳极和阴极的b值分别为0.97和0.95，表明Cu-TCPP/MXene-1.5在充放电过程主要受表面赝电容控制，表现出优异的赝电容特性[39]。此外，为了进一步分析赝电容对整体电荷存储的贡献率，根据式5计算了不同扫描速率下的赝电容与扩散控制行为贡献[40]。如图 4i所示，在100 mV·s-1时赝电容占比高达88.7%，几乎主导了总电容来源，实现了Cu-TCPP/MXene-1.5界面快速的能量存储。
基于Cu-TCPP/MXene-1.5透明电极较高的光学透光率和电化学活性，组装了全固态FTSC。图 5a为不同扫描速率下的CV曲线，图中随着扫描速率的提升，积分面积逐渐增大，且呈现近似矩形的稳定构型，表明该器件具有优异的电容特性。图 5b是不同电流密度下的GCD曲线，其呈现出对称的三角形，且在放电过程中未出现明显的电压极化现象，证实组装的FTSC具备良好的充放电可逆性。基于GCD曲线，计算出FTSC的面电容为7.48 mF·cm-2(图 5c)。通过UV-Vis对FTSC进行透光率测试可知，在550 nm下，器件的透光率为56.6%(图 5d)，厚度为0.36 cm(图 5d插图)。
通过多角度机械形变测试，将FTSC依次进行不同角度的弯曲，评估机械柔韧性(图 5e)。在经过0°~180°连续弯折后，CV曲线未发生明显畸变(图 5f)，GCD曲线仍保持对称的三角形形状(图 5g)，且FTSC在45°、90°、135°、180°弯曲角度下的面电容保持率分别为97.3%、95.7%、93.6%、92.0%。同时将FTSC器件在不同弯曲角度进行多次弯折(图S5a)，在180°下弯折100次后该器件仍具有87.1%的电容保持率，表明其具有优异的机械柔性。在进行了超过1 500次的循环充放电后，FTSC的容量保持率接近90%(图S5c)，说明该器件具有良好的循环稳定性。
为了检验FTSCs的可集成性，将2个相同的器件通过并联与串联测试其电化学性能。如图S6a所示，当2个FTSCs串联时，CV测试的电压窗口从单个FTSC的-0.1~0.4 V扩展至-0.2~0.8 V。在电流密度为200 μA·cm-2时，GCD测试的放电时间与单个FTSC的相近(图S6b)，这与串联电路中电压的叠加规律相符合。当2个FTSCs并联时，CV曲线积分区域明显增加，而GCD放电时间从单个FTSC的17.1 s延长至34.5 s，与理论所预测的电容倍增效应高度吻合。以上结果显示，基于Cu-TCPP/MXene-1.5透明电极所组装的FTSC器件展现出良好的线性叠加特性，证实了其优异的模块组装性能。
对称型超级电容器存在电压窗口较小、能量密度低的问题，而非对称混合器件ZIHSC融合了电容型正极和电池型负极两者的优势，可拓宽器件的工作电压以提高能量密度[41]。在此工作中，将电容型电极(Cu-TCPP/MXene)和电池型电极(Zn电极)进行配对，搭建非对称ZIHSC。通过改变Zn电极的电沉积时间，对ZIHSC的光电性能进行综合评估(图S7)，优选电沉积锌的时间为15 s，并搭建了ZIHSC-15器件。
首先，对ZIHSC-15器件进行最优电压区间探索，如图 6a所示，当电压范围拓宽至0~1.4 V时，CV曲线出现电极极化效应，因此选择0~1.2 V的电压区间。图 6b为ZIHSC-15器件的CV曲线，随着扫描速率的提升，器件CV面积逐渐增大，在250 mV·s-1时仍然呈现出类矩形的形状，表明其具有良好的倍率性能。图 6c为不同电流密度下器件的GCD曲线，可以看出各曲线均呈现对称的三角形，展现出优异的电化学储能性能。由GCD曲线可以得出不同电流密度下的面积比电容，在电流密度为100 μA·cm-2时，面积比电容达到10.5 mF·cm-2(图S7d)。此外，还对柔性透明ZIHSC进行了透光率测试，其在550 nm波长处的透光率接近60%(图S8)，表明其具有良好的光学透明度。
通过多角度机械形变测试评估了柔性透明ZIHSC器件的结构稳定性。如图 6d所示，在不同弯曲角度下，电流密度为500 μA·cm-2时，ZIHSC-15器件的GCD曲线无明显变化，且在180°弯折时器件的电容保持率仍高达94.5%，表明该器件具有良好的机械柔性。这种卓越的机械-电化学耦合性能使其适应复杂形变环境，在柔性可穿戴电子领域展现出重要应用前景。ZIHSC-15器件在500 μA·cm-2下进行1 000次循环后，电容保持率为84.6%(图 6e)，展现出良好的循环稳定性。图 6f为不同电极材料的Ragone图[42-45]。此项工作中ZIHSC-15器件的透光率为58.9%，功率密度为60.05 μW·cm-2，能量密度达到2.1 μWh·cm-2，性能优异(表S1)。
综上所述，我们采用静电自组装策略成功构建了Cu-TCPP/MXene复合材料，并组装了对称FTSC器件和非对称ZIHSC器件。Cu-TCPP/MXene透明电极在充放电过程中同时受扩散控制和表面赝电容控制，在100 mV·s-1时赝电容占比高达88.7%，实现了Cu-TCPP/MXene异质界面快速的电荷存储。结合锌负极搭建的非对称柔性透明ZIHSC器件的电压区间扩展至0~1.2 V，面电容达到10.5 mF·cm-2，透光率为58.9%，能量密度达到2.1 μWh·cm-2，进行180°弯折后ZIHSC器件仍具有94.5%的电容保持率。本研究为柔性透明电极材料提供了合理的设计思路，Cu-TCPP/MXene优异的电化学储能和机械柔韧性扩大了其在可穿戴电子设备中的应用。
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图 1 Cu-TCPP/MXene复合材料的制备及透明电极的构建示意图
Figure 1 Schematic for the preparation process of the Cu-TCPP/MXene composite and the transparent electrode
图 2 (a) Cu-TCPP和(b) MXene的SEM图; Cu-TCPP/MXene-1.5的(c) SEM图、(d) TEM图、(e) HRTEM图、(f) SAED图及(g) EDS图和对应的元素分布图
Figure 2 SEM images of (a) Cu-TCPP and (b) MXene; (c) SEM image, (d) TEM image, (e) HRTEM image, (f) SAED image, (g) EDS image, and the corresponding element mappings of Cu-TCPP/MXene-1.5
图 3 Cu-TCPP和Cu-TCPP/MXene-1.5的(a) XRD图和(b) FTIR谱图; Cu-TCPP/MXene-1.5的(c) C1s、(d) O1s、(e) Cu2p和(f) Ti2p的高分辨XPS谱图
Figure 3 (a) XRD patterns and (b) FTIR spectra of Cu-TCPP and Cu-TCPP/MXene-1.5; (c) C1s, (d) O1s, (e) Cu2p, and (f) Ti2p high-resolution XPS spectra of Cu-TCPP/MXene-1.5
图 4 不同Cu-TCPP/MXene电极的性能: (a) 透光率; (b) 方阻; (c) 透光率和方阻综合对比图; (d) CV曲线(扫描速率: 100 mV·s-1); (e) GCD曲线(电流密度: 100 μA·cm-2); (f) 面积比电容; Cu-TCPP/MXene-1.5电极的电荷存储机制: (g) 不同扫描速率下的CV曲线; (h) lg ip-lg v曲线; (i) 不同扫描速率下的电容控制和扩散控制贡献比例
Figure 4 Performance of different Cu-TCPP/MXene electrodes: (a) transmittances; (b) square resistances; (c) comparisons of transmittance and square resistance; (d) CV curves (scanning rate: 100 mV·s-1); (e) GCD curves (current density: 100 μA·cm-2); (f) areal capacitances; Charge storage mechanism of the Cu-TCPP/MXene-1.5 electrode: (g) CV curves under different scan rates; (h) lg ip-lg v curves; (i) contribution ratios of capacitance control and diffusion control at different scan rates
图 5 对称FTSC器件的性能: (a) 不同扫描速率下的CV曲线; (b) 不同电流密度下的GCD曲线; (c) 面积比电容; (d) 光学透过率(插图: 器件厚度); FTSC在不同弯曲角度下的(e) 数码照片、(f) CV曲线(插图: 器件弯折示意图)和(g) 电容保持率(插图: GCD曲线)
Figure 5 Performance of symmetrical FTSC device: (a) CV curves at different scanning rates; (b) GCD curves at different current densities; (c) areal specific capacitance; (d) optical transmittance (inset: the thickness of device); (e) Digital photos, (f) CV curves (inset: device bending diagram), and (g) capacitance retention rates (inset: GCD curves) of the FTSC at different bending angles
图 6 ZIHSC-15器件的电化学性能: (a) 不同电压区间的CV曲线; (b) 不同扫描速率下的CV曲线; (c) 不同电流密度下的GCD曲线; (d) 不同弯曲角度下的电容保持率(插图: GCD曲线); (e) 500 μA·cm-2下的电容保持率(插图: 循环第1和1 000次的GCD曲线); (f) 不同电极材料透明器件的Ragone图
Figure 6 Electrochemical performance of ZIHSC-15: (a) CV curves within different voltages; (b) CV curves at different scan rates; (c) GCD curves at different current densities; (d) capacitance retention rate at different bending angles (inset: GCD curve); (e) capacitance retention at a current density of 500 μA·cm-2 (inset: GCD curves of the 1st and 1 000th cycles); (f) Ragone diagrams of the transparent devices with different electrode materials
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