编织同轴连续！柔性MXene基锌离子混合超级电容器驱动LED手表

1. 采用编织结构制备了Ti₃C₂Tₓ MXene/Zn同轴结构混合超级电容器，该超级电容器可实现连续制备，并具有优良的柔软性和稳定性。

2. 利用所制备的锌离子混合超级电容器嵌入到纺织品中，可以驱动LED阵列及手表，显示出在智能可穿戴纺织品方面的巨大应用潜力。

图1a展示了纤维电极和同轴锌离子FSC的连续制备流程。首先，使用自制的半自动设备通过动态多次浸渍纤维到MXene悬浮液中制备Ti₃C₂Tₓ正极，其中MXene悬浮液的浓度大约是10 mg mL⁻¹。此外，在典型的三电极电化学工作站系统中，两片与纤维平行的锌板作为工作电极，Hg/HgO作为参比电极；将预洗过的镀银纤维(100 D 36 f)连接到对电极，并以不同的速度通过含有0.1 M氧化锌(ZnO)和3.75 M氢氧化钠混合物的电解液。其中浸入电解液中的镀银纤维的长度为12 cm。电沉积过程中使用的恒定最佳电流为7 mA，最佳速度为2 cm min⁻¹。电沉积过程结束后，将镀锌纤维立即在去离子水中洗涤，并在40 ℃下干燥以防止氧化。

为了验证编织结构同轴FSC的优势，同时制备了缠绕结构同轴FSC，如图2a和2b。首先，电化学储能方面(图2c)，编织结构的同轴FSC展示出了更高的面积容量。为了揭示编织FSC性能更好的原因，给出了ANSYS Maxwell分析软件对两种FSCs的电位和能量分布进行模拟，其中，图2d和2g分别显示了根据模拟参数的编织和缠绕同轴FSC 的3D模型。与缠绕结构FSC相比，编织结构FSC具有更均匀的电位分布和更高的轴向电荷转移效应，因为编织结构FSC的外部纤维是并列平行状态，电荷收集和转移速率更快。而在缠绕FSC中，长路径内的电荷转移增加了电阻，不利于电化学性能的提高。图2f和2i为两种结构的能量分布，从分布图像中，我们可以看到编织结构FSC表面电极交叉编织，提高了能量密度。这种编织结构还保持了一个或两个纤维电极被切断或断裂时的电荷继续传递功能。相比之下，带有单线电极的缠绕式电极，当缠绕电极的任何地方受到伤害时，就会受到破坏，使电荷的储存和传递功能丧失。根据相应的计算公式计算了理论比电容，得到的电容比为1.53:1，与实验结果一致，证实并解释了编织同轴FSC具有更好的电化学性能。

III 编织同轴FSC的电化学性能

图3. 编织同轴FSC的电化学性能。

IV 编织同轴FSC的柔性测试

图4. 编织同轴FSC的弯曲、编织及扭曲测试。

V 编织同轴FSC在织物中的应用

VI 总结和展望