菇娘果外皮衍生多孔碳的制备及其在超级电容器中的性能研究

doi:10.11901/1005.3093.2024.448

材料研究学报 DOI: 10.11901/1005.3093.2024.448

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菇娘果外皮衍生多孔碳的制备及其在超级电容器中的性能研究

王园园,董省身,夏莹京,王雪芹,柳艳修,宋华,刘社田

东北石油大学

Preparation of porous carbon materials derived from physalis peruviana L. Calyx and the performance in supercapacitors

引用本文:

王园园董省身夏莹京王雪芹柳艳修宋华刘社田. 菇娘果外皮衍生多孔碳的制备及其在超级电容器中的性能研究[J]. 材料研究学报, 10.11901/1005.3093.2024.448.

全文: PDF(13835 KB)

摘要: 以菇娘果外皮为碳原料(PLC)，经400℃预碳化后采用不同比例的KOH活化，制备了系列高性能超级电容器电极材料PLCPC-x（x为KOH/预碳化材料质量比）。实验结果表明，PLCPC-3具有发达的多孔级3D孔道结构，其比表面积高达2703.75 m2·g-1。三电极体系中，在0.5 A·g-1下PLCPC-3的质量比电容为349.7 F·g-1(6 M KOH)，电流密度增至20 A·g-1，电容保持率为78.9%。两电极体系中，构建的对称超级电容器(PLCPC-3//PLCPC-3)在250 W·kg-1功率密度下能量密度约为9.0 Wh·kg-1。经历12000次循环，比电容为初始值得96.7%。

关键词 ：超级电容器, 菇娘果外皮, 多孔碳, KOH活化, 电化学性能

Abstract：The calyx husk of Physalis peruviana L. was selected as the carbon source, and KOH was chosen as the activating agent to prepare porous carbon materials PLCPC-x (The ratio of x represents the mass ratio between KOH and pre-carbonized material). The results showed that PLCPC-3 possessed a well-developed hierarchical 3D porous structure and a high specific surface area of up to 2703.75 m2·g?1. Under a three-electrode system in 6 M KOH, it exhibited a high specific capacitance of 349.7 F·g-1 at 0.5 A·g-1 and a high capacitance retention rate of 78.9%. In a two-electrode system, the constructed symmetric supercapacitor achieved an energy density of approximately 9.0 Wh·kg-1 at a power density of 250 W·kg-1, retaining 96.7 % of its initial capacitance after 12000 cycles.

Key words： supercapacitor physalis peruviana L calyx porous carbon KOH activation electrochemical performance

收稿日期: 2024-11-05

基金资助:国家自然科学基金

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