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高性能超级电容器用废液基多孔炭球的制备和性能研究

2021-04-28曹景沛庄奇琪韦宇檑赵小燕

燃料化学学报 2021年4期

吴 燕 ,曹景沛 ,周 志 ,庄奇琪 ,韦宇檑 ,赵小燕

(中国矿业大学 江苏省碳资源精细化利用工程研究中心 江苏 徐州 221116)

具有传统电容器的高功率密度和电池的高能量密度特点的超级电容器还具有环境友好、充放电速率快以及超长的循环寿命等优点[1-4]。作为超级电容器的电极材料通常具有以下两个特点一是微孔、中孔和大孔的分级孔隙,因为分级的孔径分布能有效地减小扩散电阻和缩短电解质的传输距离;二是高比表面积,因为高比表面积能够提供更多的活性位点以储存能量[5]。其中,多孔炭因来源丰富、价格低廉、化学稳定性高、制备方法简单和比表面积大而成为制备超级电容器电极的首选材料。多孔炭球作为多孔炭的一种,具有几何构型、适当的孔径分布、高比表面积以及高导电性等特性。此外,多孔炭球颗粒之间的空隙有利于电解质的流动和其球形结构能够减小电解质的传输距离。因此,采用多孔炭球作为电极材料能够获得性能良好的超级电容器[6-8]。

在制备多孔炭球的众多方法中,水热炭化法因绿色环保、工艺简单以及低成本而受到广大科研者的青睐,其主要包括两个步骤即水热合成炭球和利用化学或者物理活化法进行造孔。其中,为了提高多孔炭的比表面积,在化学活化过程中通常会加一些活化剂如KOH、ZnCl2和H3PO4等起造孔的作用。钟文斌等[9]、付兴平等[8]及屈永浩等[10]分别以聚吡咯(PPy)纳米球、β-环糊精和玉米淀粉为原料,KOH 为活化剂,制备出一系列多孔炭球且作为电极材料用于超级电容器中,得到了优良的结果。……

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