近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授朱彥武課題組開發(fā)設(shè)計了一種三維分級多孔碳材料，作為超級電容器電極時，展示出優(yōu)異的電化學(xué)儲能行為。相關(guān)研究成果發(fā)表在5月3日的Advanced Materials 上。論文第一作者為課題組的碩士生徐進。
朱彥武團隊前期通過氫氧化鉀活化微波剝離的氧化石墨烯，制備出優(yōu)異的超級電容器碳電極材料，但密度相對較低�；谇捌诠ぷ�，該團隊利用聚氨酯海綿作為模板，同時吸附氧化石墨烯以及氫氧化鉀作為活化前驅(qū)體。由于石墨烯片層無法進入海綿微孔而覆蓋于海綿骨架表面，氫氧化鉀則在微孔內(nèi)部富集；在對前驅(qū)體進行高溫處理時實現(xiàn)了“自內(nèi)而外”的活化過程，得到了一種骨架表面完整而內(nèi)部多孔的三維多孔碳材料。用此材料作超級電容器電極時，質(zhì)量能量密度和體積能量密度分別可達89 Wh kg-1和64 Wh L-1；由于此三維結(jié)構(gòu)可提供優(yōu)異的離子輸運能力，骨架表面的石墨烯片層可提供良好的電子電導(dǎo)，而充沛的微孔又可以實現(xiàn)離子的高性能存儲，該材料展現(xiàn)出優(yōu)異的雙電層吸附行為（有機電解液中比電容最高為207F/g，水基電解液中最高401F/g）。在獲得高性能的同時，還得到了實用化的電極密度（0.72 g/cm3），為超級電容器材料的設(shè)計和應(yīng)用研究提供了新的研究思路。
該工作得到了青年千人計劃、自然科學(xué)基金委和能源材料化學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心等經(jīng)費來源的支持。
中國科大設(shè)計出一種高性能超級電容器電極材料
