层次性多孔碳气凝作为高稳定性超级电容器的多功能电极材料

科学领域:

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背景情况:

• 超级电容器 (SC) 需要先进的电极材料,具有优化的孔结构和石墨化,以提高性能.
• 生物质衍生碳材料由于其低成本和可持续性,对SCs具有吸引力.
• 开发有效控制生物质碳的多孔结构的方法至关重要.

研究的目的:

• 从生物质中合成一个3D层次的多孔碳气凝 (CA).
• 研究CA作为SCs的电极材料的电化学特性.
• 为了评估使用CA电极的SCs的性能和周期稳定性.

主要方法:

• 使用溶解凝过程,然后碳化,以创建3D层次的多孔CA.
• 在凝过程中使用不同的抗溶剂来定制毛孔结构.
• 合成的碳气凝-酸 (CA-AA) 的特点是其特定的表面积和电化学性能在SCs.

主要成果:

• 该CA-AA表现出高的特异面积 (616.97 m2 g-1) 和特异电容 (138 F g-1),优于基于纤维素的活性碳.
• 与CA-AA组装的超级电容器表现出极好的循环稳定性,在5000次充放电循环以1A g-1.1后保持102%的电容.
• 该CA-AA电极在181.06W kg-1.1功率密度下实现了10.06Wh kg-1的能量密度.

结论:

• 开发的3D层次性多孔碳气凝为生物质碳材料提供了一个有希望的,非激活的途径.
• 该CA-AA材料表现出卓越的电化学性能和稳定性,适用于高性能超级电容器.
• 这项研究提供了一种有效的策略,用于调节生物质衍生碳的多孔结构,用于储能应用.