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超級電容器是一種功率密度大的儲能裝置,能夠在極短時間內充放電,但是受制于能量密度小,應用范圍遠不如鋰電池。為此,讓新型電極材料在能量密度與功率密度之間達到平衡,成為科學家追求的目標。

該研究負責人、鹽城工學院江蘇省新型環保重點實驗室張峰博士向科技日報記者介紹說,他們利用生物質殼聚糖作為碳源,采用二氧化硅微球為硬模板,并結合氫氧化鉀化學活化法制備了一種具有多級孔結構的碳材料。第一級孔為殼聚糖凝膠冷凍干燥后形成的三維互相連通的微米級大孔網絡；第二級孔為二氧化硅模板移除后形成的亞微米級孔洞,均勻密布在第一級孔的孔壁上；第三級孔為氫氧化鉀活化形成的納米級介孔和微孔,分布在第二級孔的表面。

這種多級孔結構的引入,有利于電解質離子在電極中的快速擴散。其導電性能已經與金屬鎳相當,保證了電子在電極材料內部的快速轉移。

龐大的表面積再加上非常小的電荷分離距離,使其具有驚人電容量。張峰說,該電極在1A·g-1電流密度下質量比電容達到374.7±7.7F·g-1。當電流密度增大500倍至500A·g-1時,電極比電容仍可維持在235.9±7.5F·g-1(為1A·g-1時比電容的60%)。

電容器鋰電世界鋰電池生產設備

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