北京化工大学一种构建高性能钾离子混合电容器的新策略

近来，北京化工大学资料学院杨儒教授和王峰教授研讨团队联合在世界威望期刊《Advanced Functional Materials》（IF=15.621）上协作宣布了题为“Kinetics Enhanced Nitrogen-Doped Hierarchical Porous Hollow Carbon Spheres Boosting Advanced Potassium-Ion Hybrid Capacitors”的研讨论文，报导了一种构建高功能钾离子混合电容器的新策略。

当今储能范畴关于兼具高能量与功率密度的储能设备的需求日益增长，这推进了以混合电容器为代表的新式储能体系的开展。因为比锂更高的天然丰度、比钠更低的氧化复原电位以及溶剂化离子半径，根据钾的钾离子混合电容器被认为是一类极具使用价值的新式混合电容器。但是，因为当时对钾离子混合电容器的研讨尚处于起步阶段，鲜有关于高功能钾离子混合电容器的报导。因而，深化探求钾离子混合电容器设备架构的优化准则、了解设备内部的反响动力学关于推进钾离子混合电容器的开展具有重要意义。

在该研讨中，研讨人员首要成功的将具有优异粘结功能的海藻酸钠使用于处理碳质资料涂覆功能欠安的问题，制备出兼具高可逆容量、优异倍率功能与持久循环稳定性的钾离子混合电容器负极。结果表明，以海藻酸钠作为粘结剂的纳米炭球具有最佳的储钾才能，在0.1C（1C=280 mA g 1）的电流密度下具有322 mA h g 1的可逆比容量，在20C的高电流密度下仍具有134 mA h g 1的可观比容量，并且还具有优异的循环才能（5C的电流密度下循环500次后容量坚持率为81%）。结合动力学剖析和密度泛函理论核算剖析了该纳米炭球优异的电化学功能的底子来历，并采纳针对性试验证明了海藻酸钠的粘结机理。终究，别离以该纳米炭球和其活化产品为负极和正极，海藻酸钠为粘结剂成功构建了具有高能量/功率密度（114.2 Wh kg 1， 8203 W kg 1）以及长循环才能（2 A g 1的电流密度下5000次循环后容量坚持率为80.4%）的全炭钾离子混合电容器。这项工作为钾离子混合电容器未来的开展和使用供给了新的参阅途径。

本文榜首作者为博士研讨生邱大平，杨儒教授、王峰教授为本文的通讯作者。本研讨工作得到了国家天然科学基金的赞助。

来历 北京化工大学资料科学与工程学院

全文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201903496

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