Page 176 - 《精细化工》2020年第2期
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·378·                             精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 38 卷

                                                                   从图 6a 可知,在 1.6 V 电压以下的 CV 曲线形
                                                               状基本保持不变,当电压增大到 1.8 V 时,高电压
                                                               的位置曲线出现了突增,说明测试电容器已经发生
                                                               极化现象    [21] 。因此,在最大电压 1.6 V 下对二电极
                                                               进行电化学测试。
                                                                   图 6b 为电压范围为 0~1.6 V 时的 CV 曲线,扫
                                                               描速率从 10 mV/s 增加到 60 mV/s 时 CV 曲线最后
                                                               出现一段 直线,说明 在高速的离 子传输过程中
                                                               CC700-OH 来不及储存足够的电荷来完成放电                [22-23] 。
                                                                   图 6c 为不同电流密度下 CC700-OH 的 GCD 曲
                                                               线,曲线形状与三电极测试结果基本一致。
                                                                   图 6d 为比电容与电流密度的关系曲线。在电流
                                                               密度 1 A/g 时,比电容为 106 F/g,电流密度增加至
                                                               30 A/g 时,比电容为 48 F/g。由图 6d 可知,比电容
                                                               随电流密度增大而减小,电流密度增加 30 倍后电容
                                                               保持率约为 45%。
                                                                   根据公式( 2)、(3)计算,当功率密度为
                                                               800 mW/g 时,能量密度为 37.3 mW·h/g,功率密度

            图 6  CC700-OH//CC700-OH 在不同电压窗口下的 CV 曲             增加至 12000 mW/g 时,能量密度仍可保持 23.0
                  线(a);不同扫描速率下的 CV 曲线(b);不同电                   mW·h/g。不同功率密度对应的能量密度记录在图
                  流密度下的 GCD 曲线(c);电流密度-比电容关系                   6e 中。在 3 A/g 的电流密度下让二电极体系完成
                  曲线(d);功率密度-能量密度关系曲线(e);循                     5000 次充放电循环后比电容仍然为初始值的 93%
                  环稳定性(f)                                      (图 6f)。
            Fig. 6    CV curves of CC700-OH//CC700-OH at different
                   voltage  windows (a), CV curves at different scan   不同来源的生物质碳材料在不同电解质中的性
                   rate (b), GCD curves at different current density (c),   能比较见表 1。从表 1 可看出,CC700-OH 的能量密
                   current density-specific capacitance (d), power
                   density-energy density (e) and cyclic stability (f)   度具有明显的优势。

                                      表 1   不同来源的生物质碳材料在不同电解质中的性能
                       Table 1    Performances of biomass carbon materials from different sources in different electrolytes
                                                2
               电极材料     活化剂            比表面积/(m /g)     电解液        比电容(电流密度)/(F/g)     能量密度/(mW·h/g)   参考文献
                                                                                2
               WC       HNO 3              703.5     1 mol/L Na 2SO 4  285.6 (10 mA/cm )   38.0          [24]
               PCNs     KOH                1431.0     1 mol/L Na 2SO 4  298.0(0.5 A/g)      21.0         [25]
               d-d carbon  磷酸氢二铵(DHP)      807.7     2 mol/L KOH      240.0(0.5 A/g)        11.7         [26]
               RHC      KOH                1228.7     6 mol/L KOH     353.6(0.5 A/g)        11.6         [27]
               CC700-OH KOH               476.71     6 mol/L KOH      540.0(1.0 A/g)        37.3         本文
                 注:WC 为木炭;PCNs 为多孔碳纳米片;d-d carbon 为双掺杂碳;RHC 为独特多孔叠层活性炭。

                                                               为 800 mW/g 时,能量密度为 37.3 mW·h/g;当功率密
            3    结论                                            度增加至 12000 mW/g 时,能量密度仍可保持 23.0
                                                               mW·h/g。这些良好的性能说明这种材料有希望成为
                 本文以板栗壳为碳源,炭化后用 KOH 活化成
                                                               商业活性炭的替代品,本研究提出了一种绿色方法,
            功制备了综合性能良好的电极材料 CC700-OH,并
                                                               以促进利用农业生物质废物制备可持续电极材料。
            将它组装成对称的超级电容器。在三电极测试中,
            电流密度 1 A/g 的比电容为 540 F/g,电流密度增加                    参考文献:
            30 倍后比电容为 262 F/g,在完成 8000 次充放电后
                                                               [1]   PANDOLFO A G, HOLLENKAMP A F. Carbon properties and their
            比电容仍可保持初始值的 80%,证实了 CC700-OH                           role in supercapacitors[J]. Journal of Power Sources, 2006, 157(1):
            具有高稳 定 性和优异 的 倍率性能 。 CC700-OH//                        11-27.
            CC700-OH 在电流密度 1 A/g 的比电容为 106 F/g,                [2]   GONZALEZ-GARCIA P. Activated  carbon from  lignocellulosics
            5000 次充放电后仍可保持初始值的 93%。当功率密度                           precursors:    A review of the synthesis methods,  characterization
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