重点实验室杨超教授在高性能锌离子混合超级电容器研究领域获新进展

作者: 时间:2023-03-27 点击数:

实现储能设备的绿色制造工艺是实现可持续发展的一个重要方面。本文,桂林理工大学杨超教授、臧利敏副研究员等在《Advanced Sustainable Systems》期刊发表名为“Natural Peach Gum as Porous Carbon Precursor and Gel Electrolyte for High-Performance Zinc-Ion Hybrid Supercapacitors”的论文,研究选择桃胶(PG)作为一种天然、可再生和丰富的生物质,制备锌离子混合超级电容器(ZHSC)。PG作为碳源,通过同时碳化和活化工艺制备多孔碳材料。

研究了氢氧化钾浓度和碳化温度对制备的碳材料的影响。在最佳条件下制备的多孔碳具有1587 m2 g-1的大比表面积,由该多孔碳和锌箔构建的ZHSC在2 m ZnSO4中0.2 A g-1时表现出338.3 mAh g-1的高比容量。此外,PG用于制备PG/ZnSO4凝胶电解质以组装准固态ZHSC,装置的最大比容量、能量密度和功率密度分别可达169.2 mAh g−1、152.3 Wh kg−1和9000 W kg−1。此外,该装置还表现出良好的循环稳定性,15分钟后容量保持率为90.1% 000次循环。该策略为PG应用于制备高性能的绿色储能器件提供了一种简单有效的方法。

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图1、PGC的制造过程和ZHSC的构造示意图。

图2、a) PGC0-800的SEM图, b)PGC0.5-800, c) PGC1-800和 d) PGC1.5-800

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图3、a) XRD 图谱,b) 拉曼光谱,c) N2吸附/解吸等温线,以及 d) PGC 的孔径分布X-T 样本。

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4、PGCX-800在2m ZnSO4中的双电极系统上测试的电化学性能

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5、ZHSC在PG/ZnSO4凝胶电解质中的电化学性能

综上所述,通过同时进行碳化和KOH活化的方法制备了PG衍生的多孔碳材料。这项工作为在高性能ZHSCs领域有效利用天然生物质(PG)提供了一个绿色和可行的策略。

文献:https://doi.org/10.1002/adsu.202200412

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