用于锂离子电容器的多孔炭黑材料

锂离子电容器(LICs)是基于二次离子电池和超级电容器研究基础上提出的新型储能器件。目前,LICs负极存在电化学动力学行为缓慢的难题,这与正极快速动力学特性并不匹配,极大地限制了LICs的倍率和循环性能,研发兼具低成本、倍率/循环性能好的炭负极材料已成为研究热点。本研究采用导电性好、价格低廉的工业化产品炭黑(CB)为前驱体,采用KOH活化法制备了多孔炭黑(CB-KOH),其具有极佳的倍率性能和循环性,在2.0 A/g与5.0 A/g电流密度下分别具有274.5 mAh/g和194.9 m Ah/g的储锂容量,2.0 A/g电流密度下循环1000圈后,其容量保持率为96.4%,每圈衰减率仅为0.0036%。非原位XRD结果表明,CB-KOH在充放电过程中的膨胀率明显低于CB,这有利于保持其结构稳定性,提升循环性能。采用生物质茄子活性炭(AC)为正极材料,CB-KOH为负极材料,组装的锂离子电容器CB-KOH//AC功率密度在2579.3 W/kg和5340.6 W/kg时,其能量密度仍然分别能达到75.4 Wh/kg和70.7 Wh/kg,兼具高能量密度和高功率密度,具备实用化前景。