物理化学学报 >> 2020, Vol. 36 >> Issue (2): 1904025.doi: 10.3866/PKU.WHXB201904025
所属专题: 超级电容器
收稿日期:
2019-04-03
录用日期:
2019-06-07
发布日期:
2019-06-17
通讯作者:
陈尧,陈政
E-mail:y.chen@wust.edu.cn;george.chen@nottingham.ac.uk
作者简介:
Yao Chen (ORCID: 0000-0003-0147-8156) obtained his PhD degree from Institute of Electrical Engineering, Chinese Academy of Sciences under Prof. Yanwei Ma's supervision in 2012. He then completed his postdoc research in IFW Dresden, Germany, together with Prof. Oliver Schmidt and in AIST Kansai, Japan with Prof. Qiang Xu. Since 2015, as an instructor, he had joined Wuhan University of Science and Technology where he was mainly engaged in research on carbon based electrochemical energy storage devices and heterogeneous catalysis|George Z. Chen (ORCID: 0000-0002-5589-5767) graduated from Jiujiang Teachers Training College with a Diploma in 1981, Fujian Normal University with the MSc in 1985, and the University of London with the PhD and DIC in 1992. After contracted work in the Universities of Oxford, Leeds and Cambridge, he joined the University of Nottingham in 2003, and has been Professor since 2009. He is Li Dak Sam Chair Professor of the University of Nottingham Ningbo China, and Specially Invited Professor of Wuhan University of Science and Technology. His research aims at electrochemical and liquid salts innovations for materials, energy and environment
基金资助:
Yao Chen1,*(),George Zheng Chen1,2,3,*(
)
Received:
2019-04-03
Accepted:
2019-06-07
Published:
2019-06-17
Contact:
Yao Chen,George Zheng Chen
E-mail:y.chen@wust.edu.cn;george.chen@nottingham.ac.uk
Supported by:
摘要:
碳材料具有不同的微米和纳米结构以及本体和表面的官能基团,因此成为最普遍采用的超级电容器电极材料。典型的例子是活性炭和石墨烯。最近的研究趋势是通过新方法,以传统和新碳源,例如生物质、聚合物、氧化石墨、碳氢以及二氧化碳气体,来制备成本低、电容性能高的活性炭和石墨烯。特别是,大多数新碳源衍生碳非常适用于水系电解液。电荷存储不仅发生在“碳|电解液”界面上(形成双电层),也依靠本体和表面的官能化带来的氧化还原活性,包括有限离域价电子转移反应。此外,进一步理解电荷存储机制有助于设计出比传统对称电容器具有更高电压和比能量的非等电极电容水系超级电容器。本文综述了新碳源衍生碳材料和器件的最新进展,为超级电容器技术的持续发展助力。
MSC2000:
陈尧,陈政. 新碳源制备活性炭和石墨烯及其非等电极电容水系超级电容器[J]. 物理化学学报, 2020, 36(2): 1904025.
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Table 1
Fabrications and performances of ACs for aqueous supercapacitors."
Precursors Ref. | Activation reagents | Step number a | Surface area/(m2·g-1) | Electrolyte | Current load | Capacitance/(F·g-1) |
Coconut shell | ZnCl2+FeCl3 | 1 | 1874 | 6 mol·L-1 KOH | 1 A·g-1 | 276 b |
Agar | KOH | 1 | 1672 | 6 mol·L-1 KOH | 0.25 A·g-1 | 228 b |
C9H7N3 | KOH | 1 | 2980 | 1 mol·L-1 Na2SO4 | 0.5 A·g-1 | 221 b |
PDB | KOH | 1 | 2660 | 6 mol·L-1 KOH | 0.2 A·g-1 | 290 b |
Gelatin | KOH | 2 | 3692 | 6 mol·L-1 KOH | 0.5 A·g-1 | 305 b |
Sonicated ZIF-8 | KOH | 2 | 2972 | 1 mol·L-1 H2SO4 | 10 mV·s-1 | 211 b |
MOF-74 | KOH | 2 | 1492 | 1 mol·L-1 H2SO4 | 1 A·g-1 | 168 b |
Resin+Melamine | KOH | 3 | 2234 | 3 mol·L-1 H2SO4 | 0.1 A·g-1 | 309 b |
ZIF-8 | – | 1 | 1075 | 0.5 mol·L-1 H2SO4 | 50 mV·s-1 | 128 |
PPEA | KOH | 1 | 3103 | 1 mol·L-1 H2SO4 | 1 A·g-1 | 356 |
Willow catkin | KOH | 2 | 1776 | 6 mol·L-1 KOH | 1 A·g-1 | 292 |
Pitch | KOH | 2 | 762 | 6 mol·L-1 KOH | 2 mV·s-1 | 294 |
Egg white | KOH | 2 | 1217 | 1 mol·L-1 KOH | 0.25 A·g-1 | 525 |
Bamboo | KOH | 3 | 1472 | 6 mol·L-1 KOH | 0.1 A·g-1 | 301 |
Fig 9
Porosity tuning of graphene aerogel with ZnCl2 84. (a) Schematic representation of the preparation process of the microporous graphene aerogel using ZnCl2 as a pore-forming agent. (b) TEM image of the microporous graphene aerogel. (c) increased surface area and decreased density and (d) N2 adsorption-desorption isotherms of the microporous graphene aerogel after different high temperature treatment."
Table 2
Performance of graphene (G) for aqueous supercapacitors."
Materials Ref. | SSA/(m2·g-1) | Electrolyte | Capacitance/(F·g-1) |
Molten salt G | 187 | 6 mol·L-1 KOH | 435 (522 F·cm-3) |
Holey G film | 810 | 6 mol·L-1 KOH | 310 a |
Sponge-template G | 2582 | 6 mol·L-1 KOH | 188 a |
G-CNT textile | 160 | 5 mol·L-1 LiCl | 250 a |
PVA/LiCl | 107 F·cm-3 a |
Fig 12
(a) CVs of asymmetrical supercapacitors with CMPB negatrode and a PAN-CNT positrode at various Cp/Cn ratios with the charging current peak at the same scan rate 99. (b) A strategy to increase the operating voltage of supercapacitors with the same material for both the positrode and negatrode via unequalisation of electrode capacitances 102."
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