高比表面积碳纳米碗在超级电容器中的应用

司志峰，姜晓萍，孟宪赫，孙若敷

(北京科技大学数理学院，北京 100083)



高比表面积碳纳米碗在超级电容器中的应用

司志峰，姜晓萍，孟宪赫，孙若敷

(北京科技大学数理学院，北京 100083)

摘要：以间苯二酚和甲醛作为碳源，利用模板微球塌陷成碗状结构制备碳纳米碗，再以氢氧化钾作为活化剂高温下活化以获得高比表面积。采用扫描电镜、拉曼散射、氮气吸附脱附、循环伏安、恒流充放电及电化学交流阻抗等方法对其性能进行测试。结果表明，活化碳纳米碗的比表面积高达1423m2/g，在充放电电流密度为0.5A/g的条件下，比电容为175F/g，循环3000次(20A/g)以后可保持96.8%的电容量，实验结果表明是一种优良的超级电容器电极材料。

关键词：碳纳米碗，电极材料，比电容，超级电容器

超级电容器，又称电化学电容器[1-2]，是一种性能介于物理电容器和二次电池[3-4]之间的新型储能器件，分为双层电容器[5]和赝电容器[6]，其不但兼备物理电容器功率密度大和二次电池的高能量密度特点外，还具有充电时间短、使用寿命长、节约能源、绿色环保、廉价[7-9]等特点。其可以广泛应用于电动汽车、数据记忆存储系统及便携式移动设备。随着近年对储能元器件的性能要求逐渐提升，超级电容器因其自身优点及广泛的应用前景备受瞩目。电极材料是超级电容器的重点研究，常见的电极材料有碳材料[10]、金属氧化物[11]及导电聚合物[12]等。其中以碳材料的研究最为成熟，常用作电极材料的碳材料包含有石墨烯[13-15]、碳纳米管[16-17]、多孔碳[18]、活性炭[19-20]等。……