检索结果-南通市图书馆

化学学报 2024年第11期82卷 1124-1133页

作者：鞠治成封麒麟江野陈亚鑫庄全超邢政蒋江民中国矿业大学材料与物理学院徐州221116

钾离子混合电容器(PIHCs)作为一种新型的电化学储能器件,因其低成本和丰富的资源而成为大规模储能技术的候选者之一.然而,钾离子较大的半径导致其迁移速率缓慢,并且反复脱嵌过程易引发材料的结构坍塌,限制了器件的应用.因此,开发出低成... 详细信息

钾离子混合电容器(PIHCs)作为一种新型的电化学储能器件,因其低成本和丰富的资源而成为大规模储能技术的候选者之一.然而,钾离子较大的半径导致其迁移速率缓慢,并且反复脱嵌过程易引发材料的结构坍塌,限制了器件的应用.因此,开发出低成本的碳材料以实现快速的离子扩散和良好的循环稳定性已成为PIHCs当前发展的重要挑战.本工作以价格低廉的煤沥青为碳材料前驱,采用高温催化限域的策略制备出具有局部石墨畴结构的N/P共掺杂煤基碳材料,并对其储钾性能和反应动力学进行探究.研究表明:N/P共掺杂引入了丰富的缺陷,可为K^(+)的吸附/脱附提供大量的边缘活性位点,与此同时,催化生长的纳米石墨畴有利于电子和离子快速的传输.得益于煤基碳材料中的局部石墨畴、富活性氮和缺陷网络结构的协同作用,优化的NPC-800负极展现了优异的储钾能力(2A·g^(-1)电流密度下具有196.3m Ah·g^(-1)的比容量)和循环稳定性(稳定循环1000圈).此外,采用商业化活性炭(AC)正极和NPC-800负极构筑的PIHCs(AC//NPC-800)能实现101.4 Wh·kg^(-1)的高能量密度和长循环稳定性(1000圈),展现出良好的应用前景.鉴于煤沥青和钾资源的丰富低廉性,该工作为低成本煤基碳材料在二次电池以及电化学电容器中的应用提供了一种可行性策略.

关键词：钾离子混合电容器煤沥青碳材料富缺陷局部石墨畴

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