沥青基活性炭-MnO复合材料的可控制备及其在非对称超级电容器中的应用

作     者：祁传磊 李圣平 曹玉亭 刘银东 陈卓 于志敏 王路海 王叶 林润丹 马新龙 QI Chuanlei;LI Shengping;CAO Yuting;LIU Yindong;CHEN Zhuo;YU Zhimin;WANG Luhai;WANG Ye;LIN Rundan;MA Xinlong

作者机构：中国石油集团石油化工研究院有限公司北京102206 中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室北京102249 

出 版 物：《化学反应工程与工艺》 (Chemical Reaction Engineering and Technology)

年 卷 期：2024年第40卷第1期

页      面：19-27,34页

学科分类：081704[工学-应用化学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：中国石油科技管理部常规项目(2021DJ5908) 

主　　题：活性炭 氧化锰 复合材料 超级电容器 电化学性能 

摘      要：本研究提供一种适用于超级电容器的沥青基活性炭-MnO复合材料。以石油沥青为碳源,乙酸锰为锰源,通过压片成型和一步活化法的结合,制备得到了MnO负载沥青基活性炭复合材料(PAC@MnO)。PAC@MnO具有高比表面积且孔道主要由微-介多级孔构成。作为电容器电极材料,在三电极体系下,研究了不同MnO负载量对PAC@MnO-x电极性能的影响,其中PAC@MnO-0.3电极在0.5 A/g电流密度下比电容高达344.5 F/g,在高电流密度为20.0 A/g下,仍具有190 F/g的比电容,表现出优异的倍率性能。将PAC@MnO-0.3与PAC@MnO-0组装成水系非对称超级电容器,在5.0 A/g电流密度下循环3 000圈后,其容量保持率高达87.24%,表现出优异的循环稳定性。MnO纳米粒子与PAC的均匀复合不仅显著提升了MnO的导电性,同时抑制了其在充放电过程中的体积膨胀,使PAC@MnO呈现出优异的电化学特性。此外,PAC丰富的多级孔结构为电解液离子的存储提供了大量的活性位点,并为电解液离子的快速传输提供通道。