多重异构原子合纳米孔状生物碳用于超级电容器和离子电容器
Rohan Bahadur1, Binodhya Wijerathne2, Ajayan Vinu1
1College of Engineering, Science and Environment, The University of Newcastle, Callaghan, 2308, NSW, Australia.
ChemSusChem
|July 7, 2024
概括
这项研究开发了用于先进的能量存储的新型异构原子合纳米孔碳材料. 这些材料在离子电容器中表现出高容量和出色的性能,为下一代电池提供了有前途的解决方案.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 纳米多孔碳材料对于储能至关重要,因为它们的表面积和多孔性很高.
- 用 (B), (N),氧 (O) 和硫 (S) 等异性原子对碳纳米结构进行合,可以增强它们的电化学特性.
- 开发高效和稳定的电极材料是推动储能设备发展的关键.
研究的目的:
- 为了合成新型的异构原子合纳米孔碳材料,用于高性能储能.
- 为了研究化碳 (CN) 和化碳 (BCN) 框架的结构和电化学特性,用B,N,O和S.
- 评估这些材料作为离子电容器 (ZIC) 中阴极的潜力.
主要方法:
- 使用固态激活合成化碳 (CN) 和化碳 (BCN).
- 在纳米孔碳框架中引入多个异原子 (B,N,O,S).
- 材料属性的表征,包括表面积,孔径和电化学电容.
- 测试材料作为离子电容器中的阴极,并评估其能量/功率密度和循环能力.
主要成果:
- 合成材料表现出高表面积 (2909 m2 g-1) 和高孔积 (0.87 cm3 g-1).
- 在0.5A g-1下使用3M KOH电解液实现了233.5F g-1的异常电容.
- 优化的材料在离子电容器中作为阴极表现出色,提供了50.4Wh kg-1的能量密度和400W kg-1的功率密度,具有高循环性.
结论:
- 异原子合的纳米孔碳,特别是 BCN,为储能应用提供了卓越的电化学性能.
- 开发的材料显示出对高性能和稳定的离子电容器具有重大前景.
- 关于中间阶段形成的进一步研究为ZIC的稳定机制提供了洞察力.
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