電気化学的なエネルギーの貯蔵のための異常容量の窒素添加メソポラス炭素
Tianquan Lin1, I-Wei Chen2, Fengxin Liu3
1State Key Laboratory of High Performance Ceramics and Superfine Microstructure and CAS Key Laboratory of Materials for Energy Conversion, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050, P.R. China. Beijing National Laboratory for Molecular Sciences and State Key Laboratory of Rare Earth Materials Chemistry and Applications, College of Chemistry and Molecular Engineering, Peking University, Beijing 100871, P.R. China.
窒素ドーピングされた炭素超電容器は,水性電解質で高容量 (855F/g) を達成します. この突破は,窒素欠陥再酸化反応を利用してエネルギー貯蔵を強化し,電気化学細胞の性能を向上させます.
科学分野:
- 材料科学
- 電気化学
- エネルギー貯蔵
背景:
- 炭素基のスーパーコンデンサは高い電力を提供しますが,バッテリーと比較してエネルギー密度が不足しています.
- 既存の超電容器は,より広範な用途のためにエネルギー貯蔵能力をさらに強化する必要があります.
研究 の 目的:
- エネルギー密度が向上したスーパーコンデンサーのための先進的な炭素材料を開発する.
- 窒素ドーピングされたオーダーメイドメソポラスな数層の炭素の電気化学的性質を調査する.
- エネルギー貯蔵のための二極水性電解質電気化学セルの可能性を探求する.
主な方法:
- 窒素ドーピングされたオーダーメイドメソポラス少層炭素の合成.
- 容量と充電/放電速度測定を含む水性電解質の電気化学的特徴づけ
- 窒素関連欠陥における酸化還元反応とその導電性への影響の分析.
主要な成果:
- 水性電解質で高容量855ファラード/グラムを達成した.
- 二極の充電と放電が 炭素のような速さで証明された
- 窒素欠陥で強固な酸化還元反応が観察され,導電性を損なうことなく電気化学的活動を高めます.
- エネルギー密度41Wh/kg (19.5Wh/L) の双極水性電解質電気化学セルを開発した.
結論:
- 窒素ドーピングは 惰性炭素を 電気化学的活性物質に変えて 超電容器の性能を大幅に高めます
- 開発されたスーパーコンデンサは,従来の炭素ベースの装置と比べて,電力密度と寿命を示しています.
- この進歩は高性能で費用対効果の高い エネルギー貯蔵ソリューションの実現に 有望な経路を示しています
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