高效锌离子混合电容器用煤基多孔炭电极材料

丁雷, 黄秀丽, 王璐璐, 许茂东, 任一鸣, 霍朝飞, 刘欢

材料工程 ›› 2025, Vol. 0 ›› Issue (07) : 212-220.

高效锌离子混合电容器用煤基多孔炭电极材料

  • 丁雷, 黄秀丽, 王璐璐, 许茂东, 任一鸣, 霍朝飞, 刘欢
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摘要

基于我国“富煤、贫油、少气”资源现状,发展煤制多孔炭电极材料技术可加快煤炭清洁高效利用转型及“双碳”目标的实现。本研究以神木烟煤为碳源,KOH为活化剂,通过一步活化策略,制备了煤基多孔炭材料。结果表明:制备的煤基多孔炭具有发达的分级孔道结构(比表面积为2094.5 m2·g-1,孔容为0.96 cm3·g-1),丰富的石墨化微晶,N、O杂原子共掺杂及良好的亲水性。以制备的煤基多孔炭为正极,2 mol·L-1 ZnSO4水溶液为电解质,Zn箔为负极,组装的扣式锌离子混合电容器在0.1 A·g-1电流密度下比容量高达178.7 mAh·g-1;当电流密度放大200倍至20 A·g-1时,比容量仍维持89.2 mAh·g-1,展现了优异的倍率性能;最大能量密度和功率密度分别为142 Wh·kg-1和16854.9 W·kg-1。此外,以明胶@ZnSO4为凝胶电解质构建的准固态锌离子混合电容器同样显示出卓越的电化学性能,并具有良好的柔韧性。

关键词

煤炭 / 多孔炭 / 分级孔道结构 / 电化学 / 锌离子混合电容器

中图分类号

TQ127.11 / TM53

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丁雷, 黄秀丽, 王璐璐, 许茂东, 任一鸣, 霍朝飞, 刘欢. 高效锌离子混合电容器用煤基多孔炭电极材料. 材料工程. 2025, 0(07): 212-220

基金

国家自然科学基金项目(22072001); 芜湖市科技计划项目(2023jc12); 中青年教师培养行动项目(JNFX2024018)

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