基于高导电中空碳纳米球的超级电容器性能研究

作     者：李永素 易泽军 邵亚欣 李豪翔 李振湖 

作者机构：重庆交通大学 中国科学院·重庆绿色智能技术研究院电化学储能技术研究中心 中国科学院大学·重庆学院 

出 版 物：《功能材料与器件学报》 (Journal of Functional Materials and Devices)

年 卷 期：2024年第3期

页      面：126-133页

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：中国科学院青年创新促进会(2020380) 

主　　题：导电剂 电荷传输 中空碳纳米球 超级电容器 

摘      要：纳米导电剂是保证超级电容器高功率的重要辅助材料，但目前广泛应用的导电碳黑对离子传输的通道不足，从而限制其倍率性能的提高。为此，本研究设计并制备了一种中空碳纳米球（HSP）导电剂用于超级电容器研究。通过以苯胺-吡咯共聚物空心球为碳源，简单一步微波高温碳化获得HSP。研究结果表明，高石墨化HSP既具有高电子导电性，同时又可以保存电解液和提供更多的离子运输通道，从而提升电极的电荷传输速率。与商用碳材料一起制备电极，在1～10 A·g-1的电流密度下，比电容达108～98 F·g-1,优于导电碳黑制备的电极。此外，基于HSP有机超级电容器具有高能量密度(15.1 Wh·kg-1)和高功率密度(10550 W·kg-1),比SP超级电容器的能量和功率密度(6.7 Wh·kg-1,7500 W·kg-1)分别提高了130%和40%,并保持长的循环稳定性。这些研究结果表明空心化的导电剂HSP作为辅材可以有效增强超级电容器的整体性能。