JMCA：通过一步模板法制备新型分级多孔碳，用于双电层电容器和Li-Se电池器件

兔兔

2020-02-02

碳材料由于其丰富的来源和稳定的性能在储能设备中得到了广泛的应用。例如，活性炭（ACs）因其丰富的孔隙结构和较低的成本被用作电化学双层电容器（EDLC）和锂离子电池（LIB）的电极。孔隙结构对活性炭的储能性能有着重要的影响。直径≥50 nm和≤2 nm的孔分别被称为大孔和微孔，而直径在2至50 nm之间的孔被称为中孔。具有高比表面积的微孔活性炭被认为是理想的储能材料。基于微孔活性炭电极的EDLC在微电流密度下通常表现出极高的比电容或能量密度（E）。基于此，中国科学院武汉物理与数学研究所Jiwen Feng与Xinmiao Liang等人通过一步法合成了结构可控、比表面积高、孔体积大的低成本分级多孔碳材料，该方法涉及到SnO₂@壳聚糖前驱体碳化和后续SnO₂模板去除。实验发现，将活性炭CISC-29用作超级电容器装置的电极时，其具有高比电容（260.4 F g⁻¹），且在0.1 A g⁻¹至10 A g⁻¹下均表现出出色的倍率电容保持率（81.9％）。与常规活性炭相比，CISC-29具有显著的优越性，后者的比电容和电容保持率分别为100~200 F g⁻¹和60~70％。固体NMR和NLDFT孔隙度分布结果表明，高比电容与优化的分级多孔结构密切相关，如丰富的小尺寸微孔和与大尺寸中孔的良好连接。最后，将CISC-29与Se络合，构建Li-Se电池负极。这样组装的Li-Se电池在0.1 A g⁻¹电流密度下的比容量为1207.0 mAh g⁻¹，表现出优异的性能。

Youyi Lei, Xinmiao Liang, Li Yang, Ping Jiang, Zhenyu Lei, Shuaishuai Wu, Jiwen Feng. Novel Hierarchical Porous Carbon Prepared By One-step Template Routing for Electric Double Layer Capacitors and Li-Se Battery Devices. J. Mater. Chem. A 2020.

DOI: 10.1039/C9TA13753J

原文链接：https://doi.org/10.1039/C9TA13753J