53 / 2019-10-10 09:24:02

木材基厚电极制备及应用于全固态对称超级电容器

厚电极，木材-碳材料，全固态，超级电容器

随着先进储能技术和设备的需求不断增长，储能市场要求储能器件具有更高的性能、更长的使用寿命，以及更高的安全性和环境友好性。超级电容器具有能量密度高、充电速度快、循环寿命长、节能环保等优点1-3。近年来，木材基电极材料引起了研究者的广泛关注，由于其独特的结构、以及可再生、可降解、环境友好等特点。因此开发简单、可行的方法制备高性能木材基超级电容器具有重要的研究意义和应用价值。
在这项工作中，我们报道一种简单、高效、低成本、可持续的方法制备全固态对称超级电容器。图1a为活化的木材碳基电极材料合成流程图。全固态对称超级电容器由多级孔活化的木材碳作为电极和KOH/PVA凝胶电解质组成(见图1b-c)。活化的木材碳电极在1mA/cm2的电流密度下，面积比电容为6.850 F/cm2，在20 mA/cm2的电流密度下，面积比电容为4.548 F/cm2。此外，由活化的木材碳电极制备全固态对称超级电容器获得面积比电容为1.675 F/ cm2@1mA/cm2 (见图1e)，其能量密度为0.23 mWh/cm2(4.59Wh/kg)在10000次连续充放电循环后，其电容保持率在86%。优异的电化学性能归于天然木材独特的三维网络结构（见图1d），充分暴露活性电极材料，高效的电荷收集和快速传输电子/离子能力。