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陈小华教授研究团队在多级孔结构多孔碳研究上取得重要进展——内容转载自爱思唯尔Elsevier(碳时代,我们在路上……)

发布者:信息管理员发布时间:2017-03-09浏览量:

近日,湖南大学的陈小华教授和刘正博士以传统的商用三聚氰胺甲醛树脂为原料,经过巧妙设计,制备了一种含氮的蠕虫状多级孔结构多孔碳。该工作从多级孔结构分布形态,石墨化程度,氮原子掺杂含量及类型等方面分析了影响碳材料的表面积比电容的一些因素,为构筑满足未来社会需求的新型碳材料提供了借鉴。该成果发表在国际专业期刊《Carbon》杂志上,题为“Nitrogen-doped worm-like graphitized hierarchical porous carbon designed for enhancing area-normalized capacitance of electrical double layer supercapacitors”。(详情请见http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008622317302178

超级电容器是一类快速可逆存储和释放能量的储能器件,具有比容大、功率密度高、循环寿命长和对环境无污染等特点,已成为国际能源领域的研究热点。从2006年上海城隍庙超级电容器电动城市客车商业化运行以来,使用超级电容的公交线已累计运营超过1500万公里,载客超过1亿人次。随着超级电容电动汽车的快速发展,人们对超级电容器提出了更高的要求:为实现快速充放电,需提高储能器件的功率密度;为增强续航能力,需提高其能量密度;为延长使用寿命,需提高其循环性能等。电极材料是决定电容器性能的关键因素之一。现阶段应用最为广泛的是具有发达孔隙结构的多孔碳,如活性炭粉、活性炭纤维、炭气凝胶等。基于碳材料的双电层电容器具有较高的功率密度和稳定性,但它相对低的能量密度制约着其更广泛的应用。碳材料的超级电容性能主要由其比表面积决定,但同时受到诸多因素的影响。科学家们发现当比表面积增大到一定程度,碳材料的电容性能将不再随其增加;新型碳材料如碳纳米管和石墨烯,虽然科学家们想尽办法通过活化造孔或制备成三维多孔结构来增大其比表面积,但也无法突破此限制。因此在有限的比表面积范围内,如何增加碳材料的表面积比电容将是一项非常有意义的工作。

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