由于碳材料優(yōu)良的導(dǎo)電性，可裁剪性，價(jià)格低廉，它已被廣泛研究作為超級(jí)電容器的電極材料。幾十年來(lái)，碳基超級(jí)電容器電極的電容一般保持在100和200 F g-1之間。近來(lái)，一種被稱為分級(jí)多孔碳的新型碳材料，其電容超過(guò)了300 F g-1，該類材料實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)碳材料在超級(jí)電容器應(yīng)用中的新突破。分級(jí)多孔碳含有不同尺寸的孔(從微孔到大孔)，很多孔結(jié)構(gòu)相互連接并以分級(jí)的形式組裝起來(lái)。實(shí)驗(yàn)研究和理論調(diào)查共同證明，微孔的存在提供了大的表面積以增強(qiáng)電荷存儲(chǔ)能力，而中孔，大孔和等級(jí)結(jié)構(gòu)可改善電解質(zhì)滲透和促進(jìn)離子擴(kuò)散。本文首先介紹了不同孔的類型和分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)的定義，然后討論和例證其主要的合成方法。此外，從分子水平理解孔徑大小，孔內(nèi)官能團(tuán)，孔分布和電容性能之間的關(guān)系。在文中的最后，提出了分級(jí)多孔碳用于超級(jí)電容器的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

Figure 1.(a)Ragone曲線比較了超級(jí)電容器和其他電池的比能量密度和比功率密度;(b)一個(gè)超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)示意圖;(c)超級(jí)電容器兩種可能的電荷儲(chǔ)存機(jī)理原理示意圖。

Figure 2.(a)電極材料合成示意圖;(b)TEM圖;(c)孔徑尺寸分布;(d)在1Ag-1電流密度下，其質(zhì)量和體積電容;(e)穩(wěn)定性測(cè)試。

Figure 3.(a)FHPC的合成示意圖;(b)SEM圖;(c)HRTEM圖;(d)孔徑尺寸分布;(e)CV曲線;(f)質(zhì)量電容。

Figure 4.(a)HPC-BMS的合成示意圖;(b)低分辨和(c)高分辨SEM圖;(d)HRTEM圖;(e)恒電流充放電測(cè)試的質(zhì)量電容。

該研究工作于2017年發(fā)表在Journal of Materials Chemistry A上。

關(guān)鍵詞： 電容器 多孔碳結(jié)構(gòu)