煤焦油衍生模板碳孔隙重整及高体积电容性能
吴东阳
孙飞
范为
王坤芳
张博然
赵广播
哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,黑龙江哈尔滨 150001
摘要：各类储能器件中,超级电容器因其功率密度高、充放电速度超快、循环寿命长等优点,是电化学储能技术的重要发展方向.其中,多孔碳电极是超级电容的核心材料.然而,传统多孔碳电极材料重点关注高孔隙率和高比面积的实现,从而导致疏松的碳骨架结构,使材料密度降低,进一步限制了超级电容器的体积性能.因此,具有合理孔隙结构和致密骨架的碳电极材料是提升双电层电容器体积性能的关键.以低成本煤焦油为碳源,对基于相转变过程制备的不同模板材料进行包覆后碳化,获得具有致密多孔结构的碳纳米片PCS.该材料中优化的分级孔结构降低了多余的中/大孔占比,使其具有高堆积密度(0.64 g/cm3),可同时实现优异的质量和体积比电容性能.在水系双电层电容器中,制备的PCS电极在低质量负载2 mg/cm2时可以获得277 F/cm3的高体积比电容;在高质量负载8 mg/cm2时,体积比电容仍保持244 F/cm3,且最大体积能量密度和功率密度分别为8.46 Wh/L和10.9 kW/L.此外,双电层对称电容器也表现出优异的循环稳定性(超过4万次循环),证明了 PCS在双电层电容器高密度储能方面的应用潜力.
关键词：煤焦油模板孔结构重整体积能量密度超级电容器
分类号：TQ53(煤化学及煤的加工利用)TQ152(电化学工业)
资助基金：国家自然科学基金(52322607)
论文发表日期：2024-02-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 186-196 )
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