活性炭的微结构与超级电容器性能的构效关系

• 作者: 刘宇喆 李成才 李琳 王少辉 刘培慧 王同华
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 活化方式 结构特征 电化学性能 构效关系
• 年，卷（期）: 2022,（4）
• 所属期刊栏目: 材料化学工程与纳米技术
• 页码范围: 1807-1816
• 页数: 9页
• 分类号: TQ174
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20211639

摘要

以生物质柞木为原料，采用不同活化法制备具有不同结构特征的柞木基活性炭，利用N2吸附、FT-IR、XPS、XRD、Raman光谱等表征手段对活性炭的微结构特性进行解析，探究活化方式对活性炭微结构性能的影响；微结构与超级电容器性能的构效关系。研究表明： KOH和H3PO4-KOH法制备的活性炭微孔发达，炭结构表面缺陷位与杂原子丰富，在低电流密度下表现出更高的比电容；H3PO4-KOH法制备的活性炭具备更宽的微介孔分布与孔道连通性，使其具有更好的电容保持率；CO2、H3PO4和H3PO4-CO2法制备的活性炭介孔发达，微孔体积小，孔道连通性差，炭结构相对完整，裸露于炭结构表面的缺陷与杂原子相对较少，尽管电容保持率较高，但比电容较低。因此，高性能的超级电容器活性炭电极应具有发达的微孔结构、较宽的微介孔分布、通畅的微介孔连通结构，同时含有更多的裸露于炭结构表面的结构缺陷与杂原子基团，从而提高超级电容器的能量密度。