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纤维素基碳气凝胶作为电容器电极材料的改性研究进展

2021-11-29吕春飞马晓军

天津造纸 2021年2期

吕春飞,马晓军

(天津科技大学轻工科学与工程学院,天津300457)

电极材料作为影响电极性能的重要因素之一,在高性能超级电容器中起着重要作用。其中,纤维素基碳气凝胶(cellulose based carbon aerogels,CBCA)具有优良的电化学性能,已成为最有前途的超级电容器电极材料之一。纤维素基碳气凝胶不仅是能够导电的气凝胶之一,而且还具有超大的比表面积、丰富的纳米孔隙结构以及稳定的物理化学性能等优点,是制备超级电容器的理想电极材料。近年来,随着对提高电化学性能方法的研究不断深入,纤维素基碳气凝胶在超级电容器的应用方面展现了越来越广泛的前景。但是,碳材料所固有的能量密度和功率密度较低、循环稳定性较差等不足限制了其在超级电容器方面的更深入应用。为获得高性能碳气凝胶(carbon aerogels,CA)电极材料,缩短电解液扩散路径,降低电极/电解质界面以及电极内的扩散电阻,获得高速率性能和高能量密度的电极材料,越来越多的研究者开始关注碳气凝胶材料的改性研究,以提升其电化学性能。本文概述了目前纤维素基碳气凝胶材料的改性方法及其应用研究进展,并讨论了不同改性方法的机制理论,为纤维素基碳气凝胶电极材料的应用提供理论和技术支持,并对未来该种储能材料的研究方向提出了建议。

1 纤维素基碳气凝胶的结构改性

1.1 孔隙结构

纤维素基碳气凝胶因其高孔隙率和良好的导电性能而成为非常理想的电极材料。……

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