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煤沥青基三维多孔炭作为超级电容器电极材料的电化学性能

2021-12-14郭明聪刘书林和凤祥宋天永李强生蔡新辉

燃料化学学报 2021年11期

郭明聪,刘书林,*,和凤祥,宋天永,李强生,蔡新辉,胡 博

(1.中钢集团鞍山热能研究院有限公司,辽宁 鞍山 114044;2.中钢热能金灿新能源科技(湖州)有限公司,浙江 湖州 313000)

超级电容器作为新型储能元件,具有循环寿命长、可逆性良好、能量密度和功率密度高等优点,能有效弥补传统电容器与电池之间的空白,一经问世便受到广泛关注[1-4]。鉴于其诸多性能优势,超级电容器可广泛应用于汽车工业、航空航天、信息技术、电子工业、国防科技等多个领域[5-7],属低碳经济核心产品。

电极材料作为超级电容器的重要组成部分,很大程度上决定了超级电容器的性能和生产成本[8,9],多孔炭电极材料的研究主要集中在制备具有较高比表面积、合理的孔径分布和较小内阻的多孔炭材料[10,11]。电极材料的电化学性能是材料孔道结构和表面化学组成等几个方面综合作用的结果。其中,孔径分布是影响超级电容器比容量的主要因素,对超级电容器起作用的主要是多孔炭中的微孔和中孔结构[12-14]。中孔为电解液离子传输提供通道,支配着电解液扩散的速率;微孔提供电荷存储的比表面积,对多孔炭的吸附量起着支配作用。刘海晶[15]采用硬膜板SiO2与软模板P123 相结合的两步模板法制备三维有序介孔碳球阵列,比表面积为601 m2/g,球内介孔孔径为10.4 nm,其电化学性能相较于商业活性炭有较大的改善,这是由于较大的孔径为电解液提供了更多的入口,电极材料更容易被电解液浸润,从而具有更高的表面利用率,提高了表面积比电容。……

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