神东低阶煤基电容炭材料的制备及超级电容器应用性能

作     者：王斌 李晓明 孙国华 

作者机构：国能神东煤炭集团有限责任公司 中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司 中国科学院山西煤炭化学研究所 

出 版 物：《煤炭转化》 (Coal Conversion)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2022YFB4101602) 山西省重点研发计划项目(2022020402010007) 山西省科技成果转化引导专项项目(202104021301068) 中国科学院山西煤炭化学研究所技术开发项目(HT(2021)96号) 

主　　题：低阶煤 化学活化 超级电容炭 微孔结构 功率密度 

摘      要：为研究材料的比表面积和微孔孔容对低阶煤基电容炭电化学性能的影响，通过调控氢氧化钾(KOH)和神东低阶煤的比例，以固相活化法制备了系列不同微孔比例的低阶煤基电容炭。利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、元素分析(EA)和氮气吸附/脱附(NADS)技术对所制备电容炭材料进行组分分析和孔结构表征，采用恒流充放电(GCD)、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)等测试手段评价其超级电容性能。结果表明：随着碱炭比的升高，所制备电容炭材料的比表面积和总孔容均呈现增加的趋势(最高分别为2736.20 m2/g和1.2968 cm3/g)。而当碱/煤比例为1.6:1时，获得的煤基电容炭的比表面积为2517.80 m2/g、微孔比表面积为2485.59 m2/g，占比高达98.72%，此时为微孔孔容最大即0.0648 cm3/g。此时，煤基电容炭在有机电解液两电极体系中表现出高比容量特性，在0.05 A/g的电流密度下达到173.8 F/g，在10 A/g下仍保留有159.4 F/g的比容量，保留率为91.72%。通过CV曲线可以看出，电容炭的充放电可逆性良好，具有典型的双电层电容特性，对称型超级电容器具有较高的能量/功率密度(40.35 Wh/kg/6750 W/kg)，是一种理想的超级电容器用电极材料。