用于水锌电容的硝酸处理N掺杂碳材料的制备及其电化学性能

为了满足现代电子设备对储能装置快速充放电和长周期循环稳定性的需要,亟需开发新型的电化学储能装置,水系锌离子混合电容器(ZIHC)因其固有优势被认为是一种极具发展潜力的储能设备。为此,研制了一种由金属有机框架(MOF)衍生的N掺杂碳(N-C)材料作为ZIHC的高性能正极,并对其进行硝酸活化(N-C-HNO_(3))改性。实验结果表明,在0.2~1.8 V的电压窗口内,N-C-HNO_(3)在0.2 A·g^(-1)的电流密度下具有117.78 mA·h·g^(-1)的质量比容量,即使电流密度增大到10 A·g^(-1),质量比容量仍有52.78 mA·h·g^(-1)。20 000次充放电循环之后比电容保持率为103.83%。同时结合非原位表征技术揭示了ZIHC的Zn^(2+)、H^(+)和SO_(4)^(2-)的共吸附储能机制。基于硝酸对N掺杂碳材料进行处理,可以改善碳材料的电化学性质,能够显著提升ZIHC正极的电化学性能。