1成果简介 

       水系超级电容器因具有安全性高、成本低、环境友好和离子电导率高等优势，在大规模储能领域备受关注。然而，水系电解液的电化学窗口较窄（通常~1.0–1.2 V），严重限制了超级电容器的能量密度（E = ?CV2）。提升碳基电极材料的比电容（C）是突破这一瓶颈的关键策略之一。高微孔碳材料因具有超大比表面积（>2000 m2 g?1），可通过丰富的离子吸附位点显著提升双电层电容，但其本征导电性差、微孔内离子传输受阻，导致倍率性能和实际能量密度远未达到理论预期。

       本文，黄冈师范学院孙先凤等研究人员在《ACS Applied Engineering Materials》期刊发表题为"High-Microporous CNT-Composited Carbon as Electrode for Aqueous Supercapacitor with Large Energy Density"的研究论文。研究提出了一种高微孔CNT复合碳（High-Microporous CNT-Composited Carbon）电极材料的设计策略，将碳纳米管（CNT）与高微孔碳基体进行复合，利用CNT的一维导电网络弥补微孔碳导电性差的缺陷，同时保留微孔碳超大比表面积带来的高离子吸附容量优势。两者协同实现了高比电容与优异倍率性能的兼顾，最终使水系超级电容器实现了大能量密度输出。

       2图文导读  

       

       图1、关于用无溶剂方法制备CGK的示意图。

       

       图2. 高微孔CNT复合碳材料的微观形貌表征。

       

       图3、所得CGK的结晶度分析。（a） XRD图样，（b） 拉曼光谱 （c） 氮吸收等温线 （d） 孔径分布图（PSD）。

       

       图4、CGK1–3的显微结构分析结果。

       

       图5、基于CGK电极的6.0 M KOH电解质的三电极测试结果。

       

       图6、与最近报道的碳基对称水电解质器件相比，该工作的能量储存水平。

       3小结 

       总而言之，通过一种无溶剂法——即对葡萄糖和碳纳米管（CNT）进行球磨，随后进行原位活化和碳化——制备了一种具有高微孔率和丰富含氧官能团的碳纳米管（CNT）复合碳材料。与原始碳纳米管相比，所得复合样品（命名为 CGK）的比表面积显著增加（236–390 m2/g，而碳纳米管为 181 m2/g），微孔率较高（98.5%），且含有高浓度的含氧官能团，如 ?C–O、–C═O 和 O–C═O。当用作超级电容器的电极材料时，采用理想碳纳米管与葡萄糖比例制备的优化复合样品（CGK1–3）在 1.0 A/g 电流密度下展现出 301 F/g 的高比电容（相比之下，碳纳米管在 1.0 A/g 电流密度下仅为 121 F/g）， 在925 W/kg功率密度下具有20.6 Wh/kg的高能量密度（相比之下，CNT在1000 W/kg功率密度下的能量密度为14.3 Wh/kg），并展现出卓越的循环稳定性，经30,000次充放电循环后容量保持率仍超过98%。本研究提出了一种简单且具有普遍适用性的方法，用于合成掺杂异原子官能团的高微孔碳材料，为广泛的应用领域提供了极具前景的替代方案。

       文献：