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新型高功率型超级电容材料研究获得进展
发布者: 陈元振 | 2022-07-04 | 5732

新型高功率型超级电容材料研究获得进展

背景

超级活性碳作为超级电容器的电极材料已经得到了广泛的研究,这主要是超级电容器具有超高功率输出特性,超长寿命,以及较宽的使用温度范围(-20 ~ 80 ℃)。目前研究的主体可以根据电解液类型分为水系和有机系超级电容器。在双电层物理吸脱附机理之上,有机系已经商业化应用,主要是因为其使用电压较高,综合性能显示其能量密度(E=CV2/2)比水系的高。尽管如此,因为水系的高安全性,使其一直保持较高的研究热度。而水系较窄电压使用范围,如要提高能量密度,必须从提高电荷储存数量着手。因此,发展了基于氧化还原反应的赝电容材料(比如NO等掺杂作用)以及相关的电池材料(Ni(OH)2, Co(OH)2等)用于超级电容器,其目标很明确,即在保证一定的功率密度下,尽可能的提高能量密度。
   
基于此,西安交通大学陈元振、柳永宁团队等从高容量超级活性碳制备,并与常用染料-亚甲基蓝复合,制备了一种具有高功率、高能量密度的超级电容器复合材料。该材料在1Ag-1电流密度下的比电容为431.8 F g-1,在180 Ag-1超高电流密度下仍保持356.1 F g-1,保持率为82.5%。相关工作以题名为“Functional combination of methylene blue and porous carbon mutually promotes to deliver ultrahigh rate capacitive and energy storage performance”发表在国际著名期刊Chemical Engineering Journal

第一作者:吕光军

通讯作者:陈元振

通讯单位:西安交通大学材料学院

研究结果

1 无烟煤基超级活性碳的制备及性能。600AC-2:1,3:1,4:1,5:1的样品,在600度活化时,其比表面积分别可以达到1447,2003,2301,1978 m2g-1。通过比表面积最大原则,选定比例参数。另外,材料的产率较高,即便在很高温度,其产率均在50%以上,这对工业化生产具有重要意义。

1 无烟煤基超级活性碳的相关表征

2、电容性能优选。600度制备材料表现出较高的比电容、高倍率和长寿命的特点,最优的是600AC-4:1