煤基針狀焦制備超級電容器電極材料及其電化學性能

熊楚安, 王 楠, 封 邁

(黑龍江科技大學 環境與化工學院, 哈爾濱 150022)

0 引 言

超級電容器因其比容量大、充放電速率快、循環壽命長而成為當前極具發展潛力的電化學儲能裝置[1]。電極材料是決定超級電容器性能最關鍵的因素之一[2],碳材料由于良好的導電性、優異的化學穩定性和較高的比表面積,被廣泛應用于儲能領域[3]。但比電容和能量密度低也成為兩大問題,因此開發比表面積大、孔徑分布合理、分散性好、電解液浸潤程度高的碳基材料至關重要[4]。

煤基針狀焦生焦是富含芳烴的煤焦油,經過預處理、延遲焦化后生成的一種優質焦,具有層狀結構且易石墨化,具有良好的電荷儲存性能與電子傳導性能,是一種具有實用潛力的碳材料[5]。Cheng[6]用KOH活化法成功制備了針狀焦生焦衍生的多孔碳,在750 ℃所制備的材料具有274.9 F/g的比電容,從1 A/g到12 A/g電容保持率為73.2%,表現出優異的電化學性能。Wang[7]利用酸氧化和堿活化針狀焦生焦得到納米多孔碳,最優樣品在40 A/g的電流密度下保持248 F/g的質量比電容,并且與電流密度為0.05 A/g時相比,能夠保持76%的比電容,具有優異倍率性能。Cheng[8]以煤基針狀焦生焦為原料,通過堿性氧化制備了高比表面積的多孔炭。所制備的針狀焦衍生多孔碳在3 mol/L KOH電解液中以1 A/g的電流密度進行5 000次循環后,質量比電容為288 F/g,容量保持率為94.93%,庫侖效率為92.87%,表現出顯著優異的電化學性能。煤基針狀焦具有雜質少抑制膨脹能力強的優點,是電極材料的優秀前驅體,本文通過活化制備了針狀焦基多孔碳。……