許偉佳, 邱大平, 劉詩強, 李敏, 楊儒

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用于高性能超級電容器電極的栓皮櫟基多孔活性炭的制備

許偉佳, 邱大平, 劉詩強, 李敏, 楊儒

(北京化工大學 材料電化學過程與技術北京市重點實驗室, 化工資源有效利用國家重點實驗室, 北京 100029)

本研究以空腔細胞組成的栓皮櫟為原料, KOH為活化劑制備了具有多孔結構的栓皮櫟軟木基多孔活性炭。以此方法制得的活性炭呈薄片狀外形, 最大比表面積達到2312 m2/g, 具有特殊的微孔-介孔結構。在呈堿性的KOH三電極體系中, 0.1 A/g電流密度時比電容達296 F/g; 兩電極體系中, 5 A/g時的比電容達到201 F/g, 循環(huán)5000次后電容保持率達99.5%。在呈中性的Na2SO4兩電極體系中, 電流密度0.5 A/g (174 F/g)至50 A/g (140 F/g)時電容保持率達80.5%, 倍率性能良好, 能量密度高達19.62 Wh/kg。

軟木; 活性炭; 互聯(lián)孔結構; 超級電容器

生物質材料是一類廣泛存在于自然界的優(yōu)質可再生材料, 結構精細、功能各異, 難以被人工合成材料取代。這些結構各異的生物質材料不僅可以為人類提供豐富的, 具有特殊結構的原料, 還可以為人類開發(fā)設計具有精致結構、特殊功能的新材料提供無限的靈感。近年來, 能源匱乏和環(huán)境污染等問題日益嚴峻, 來源廣泛、儲量大、可再生、低污染的生物質材料受到了越來越多的關注[1-2]。

生物質活性炭是由各種富含炭元素的生物質材料在惰性氣氛保護下高溫煅燒形成的具有特定結構的炭材料。生物質活性炭不僅具有傳統(tǒng)活性炭良好的化學惰性、耐熱性、高導電性、高導熱性等物理化學性質, 而且還具有傳統(tǒng)活性炭所不具有的天然孔道結構與豐富的表面官能團[3-4]。如今, 隨著科研工作者對生物質活性炭研究的日漸深入, 生物質活性炭的應用范圍已擴大至電池、超級電容器、電催化、環(huán)境保護等各個領域[5-6]。對生物質衍生的炭材料進行了大量研究, 例如棉稈[7], 玉米稈[8]和竹子[9]等。Chen等[10]開創(chuàng)性地以天然木料為原料, 在保留天然木料互聯(lián)孔道結構的基礎上制備出的全木活性炭超級電容器電極材料性能優(yōu)異, 遠優(yōu)于傳統(tǒng)活性炭。Yang等[11]以大麻莖為原料經(jīng)原位炭化制備的C/FeS/Fe復合材料在工業(yè)除鉻上表現(xiàn)優(yōu)異。Hao等[2]以低成本的天然生物質棉花作為炭源制得氮摻雜多孔炭材料, 為應用在超級電容器提供了可能。Yu等[12]利用生物質D-葡萄糖和富氮三聚氰胺制備的N摻雜多孔炭對H2S的去除表現(xiàn)出優(yōu)異的吸附催化性能, 在污染控制中有廣闊的應用前景。

栓皮櫟是取自于栓皮櫟樹根、莖部位的生物質材料, 它由緊密排列的空腔細胞組成, 相鄰的細胞間被生物膠質緊密連接, 形成排列緊密的蜂窩狀結構[13-15]。此外, 對栓皮櫟的成分研究表明, 它由高炭含量的木質素、纖維素、軟木脂等構成, 是一種理想的生物質活性炭原料[16-17]。然而, 迄今為止, 栓皮櫟軟木多數(shù)情況下只是被用于制作瓶塞, 其出色的結構并未被充分利用, 甚至使用后還會被作為廢料焚燒, 對環(huán)境造成污染。

本研究以充分利用栓皮櫟軟木為目的, 使用薄壁組織組成的栓皮櫟軟木為前驅體, 在保留其原有孔道結構的前提下, 經(jīng)清洗、破碎、預炭化、KOH高溫活化等步驟, 控制實驗條件, 制得了系列高比表面積栓皮櫟基活性炭, 并對其結構、形貌、表面化學組成以及電化學性能進行了全面的研究。

1 實驗方法

1.1 試劑

栓皮櫟軟木(取自于陜西, 清洗后烘干備用); KOH (分析純, 北京化工廠); HCl (分析純, 北京化工廠); Na2SO4(分析純, 北京通廣精細化工)。

1.2 栓皮櫟軟木基多孔活性炭片的制備

軟木經(jīng)植物粉碎機粉碎, 取60~80 μm樣品放入管式爐, 升溫速率為5 ℃/min, 在N2氣氛下600 ℃炭化2 h, 得栓皮櫟軟木炭; 以KOH/栓皮櫟軟木炭質量比3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 分別稱量栓皮櫟軟木炭1.5 g, 對應KOH 5.25, 6.00, 6.75, 7.50 g置于燒杯中, 加入150 mL去離子水, 加熱攪拌至水蒸干, 放入干燥箱中干燥至恒重。將干燥產(chǎn)物置于管式爐中, 升溫速率為5 ℃/min, 在N2氣氛下800 ℃活化3 h。冷卻后取出樣品, 以鹽酸中和剩余KOH, 隨后用去離子水洗滌、抽濾至中性, 將樣品置于干燥箱中干燥至恒重。干燥后的產(chǎn)物標記為COAC-(= 3.5, 4.0, 4.5, 5.0),代表堿炭比。將未經(jīng)KOH活化的樣品標記為CC, 詳細流程見圖1。

1.3 樣品表征

熱重分析(TG)采用德國耐馳公司的TG 209 F3型熱重分析儀在氮氣氣氛下進行測試; 掃描電子顯微鏡(SEM)測試采用日立Hitachi S-4800型掃描電子顯微鏡; 高分辨透射電子顯微鏡(TEM)采用日本JEOL JEM-3010型透射電子顯微鏡; 采用美國Micromeritics ASAP2020型表面積和孔隙率分析儀對樣品進行低溫(77 K) N2吸附脫附測試; 采用密度泛函理論(Density Functional Theory, DFT)分析樣品孔徑分布; 采用BET方法得到樣品的比表面積; X射線衍射(XRD)測試采用浩元儀器DX-2500型X射線衍射儀對樣品進行分析, CuKα (=0.1542 nm)作為射線源; X射線光電子能譜(XPS)采用 Thermo Sci-e-ntific公司Escalab250型X射線光電子能譜儀測試, 采用單色MgKα (1253.6 eV)作為射線源。

圖1 軟木基多孔活性炭片制備流程及超級電容器應用

1.4 電極制作及電容器組裝

循環(huán)伏安(CV)、恒電流充放電與交流阻抗等電化學性能測試在電化學工作站(上海辰華CHI 760E)與藍電電池測試系統(tǒng)(LAND CT2001A)上進行。將活性物質、乙炔黑與聚四氟乙烯(PTFE)按照8 : 1 : 1的質量比充分混合, 輥壓制成直徑12 mm的炭膜, 80 ℃干燥12 h, 稱重。用直徑14 mm的泡沫鎳作為集流器, 將炭膜在15 MPa壓力下壓在泡沫鎳上形成工作電極。然后, 以6 mol/L KOH作為電解液, 汞/氧化汞電極作為參比電極, 鉑片作為對電極, 與上述制得的工作電極組裝成三電極體系, 進行測試。阻抗測試的頻率范圍為0.01 Hz到100 kHz。質量比電容通過以下公式計算:

其中,(A)為放電電流, Δ(s)為放電時間,(g)為活性物質質量, Δ(V) 為放電過程中除去電阻壓降后的電壓變化。

為了進一步探究樣品在實際應用中的價值, 組裝了兩電極體系的對稱型超級電容器。將上述制得的質量相近的炭膜與經(jīng)過超聲處理的泡沫鎳壓在一起(在15 MPa的壓力下), 得到一組工作電極。把壓好的工作電極分別置于1 mol/L Na2SO4和6 mol/L KOH電解液中靜置3 h。分別以1 mol/L Na2SO4、6 mol/L KOH為電解液, 聚丙烯膜為隔膜, 按照一定順序將其裝入圓形不銹鋼紐扣式電池殼(CR 2032 型)中, 得到紐扣式超級電容器。單個電極的質量比電容計算公式如下:

對稱型超級電容器的能量密度(Wh/kg)與功率密度(W/kg)計算公式如下:

2 結果與討論

2.1 栓皮櫟軟木原料的TG/DTG分析

栓皮櫟軟木是由不同組分復合而成的天然聚合物, 其主要化學組成為: 軟木脂約40wt%, 木質素約23wt%, 多糖約20wt%, 提取物約14wt%, 灰分約1wt%[16]。圖2是栓皮櫟軟木原料在N2氣氛下的熱解過程, 對于栓皮櫟軟木, 其熱解主要發(fā)生在200~500 ℃間, 200 ℃以下基本無質量損失, 表明栓皮櫟軟木基本不含水分[18]。栓皮櫟軟木在200~ 500 ℃間的熱解主要涉及以下幾個不同的熱解反應: 在200~330 ℃發(fā)生半纖維素的分解; 在330~400 ℃發(fā)生纖維素的分解[19]; 在400~450 ℃與330~500 ℃分別發(fā)生木質素與軟木脂的分解, 該階段軟木脂分解超過80%[20-21]。以上總失重量共約占軟木初始質量的76%。根據(jù)TG/ DTG表征結果, 確定適宜的預炭化溫度為600 ℃。

2.2 栓皮櫟軟木基多孔炭表面形貌分析

圖3(a)~(c)是栓皮櫟軟木經(jīng)600 ℃炭化后的樣品CC的 SEM與TEM照片, 由圖3(a)可以看出, 樣品CC為薄片狀顆粒, 厚度200~300 nm。圖3(b)是其TEM照片, 從圖中可以看出樣品CC表面光滑、密實。同時, 從樣品CC的TEM照片中(圖3(c))可以看到大量石墨片層的無序晶格條紋, 表明炭化后的樣品CC為密實的無定形炭材料。圖3(d)~(f)是樣品CC經(jīng)800 ℃活化后制得的樣品COAC-4.5的SEM與TEM照片, 從圖3(d)中可以看出活化后的樣品COAC-4.5保持了炭化樣品CC原有的薄片狀形貌, 但對比樣品COAC-4.5(圖3(e))和樣品CC(圖3(b))的TEM照片, 可以看出經(jīng)KOH活化后, 樣品COAC-4.5表面更為粗糙, 形成大量刻蝕孔, 而未經(jīng)活化的樣品CC表面十分光滑, 表明KOH對其起到活化造孔作用, 這些孔結構可以為電荷的儲存提供更多活性位點。由樣品COAC-4.5(圖 3(f))和樣品CC(圖3(c))的TEM照片, 還可看出KOH的活化作用使得樣品CC的無定形晶體結構變得更加混亂, 這主要歸因于KOH活化對其炭骨架的刻蝕作用, 形成了大量的孔結構。

圖2 軟木原料的TG/DTG曲線

2.3 N2吸附孔結構分析

圖4(a)是不同堿炭比下制得樣品COAC-的N2吸脫附等溫線, 均為I-型。樣品對氮氣的吸附量在相對壓力(/0)較低時均呈現(xiàn)快速上升, 表明材料具有豐富的微孔; 相對壓力進一步升高時, 吸附量增速明顯減緩, 出現(xiàn)一個近似水平的平臺, 表明材料的孔結構以微孔為主。從圖中曲線還可看出, 樣品在低相對壓力時的吸附量隨著堿炭比(KOH/C) 的升高而增大, 在堿炭比(KOH/C)為4.5時制得的樣品COAC-4.5具有最大吸附量, 表明增加KOH用量, 加強了活化作用, 使得孔結構進一步發(fā)育, 增加了樣品中的微孔。但是, 當KOH/C比值升至5.0時, 樣品COAC-5.0在低相對壓力處的吸附量略有下降, 表明KOH用量過多導致過度活化, 炭骨架坍塌, 孔結構被破壞, 微孔數(shù)量減少。

圖4(b)是通過DFT法得到的孔徑分布曲線, 結合表S1中的孔結構參數(shù)可知, 堿炭比為3.5時, 樣品COAC-3.5的孔結構以0.5~1.0 nm的超微孔為主, 含有少量1~2 nm的微孔, 基本不含介孔。隨堿炭比的升高, 可以明顯看到樣品孔徑分布快速拓寬, 其中1~2 nm的微孔快速增多, 且出現(xiàn)大量2~4 nm的介孔。1~2 nm的微孔及2~4 nm的介孔的引入有利于離子在炭材料內部的擴散, 為離子提供更短的快速擴散通道, 從而有利于樣品倍率性能的提高, 而0.5~1.0 nm的超微孔則為電荷的堆積提供更多的活性位點。由表S1中的樣品COAC-的孔結構參數(shù)可知, 在堿炭比為4.5時制得的樣品COAC-4.5具有最大的比表面積和總孔容, 分別為2312 m2/g和1.28 cm3/g, 其超高的比表面積有利于堆積更多的電解液離子, 從而提高栓皮櫟軟木基多孔活性炭片的電容量。

圖3 (a)~(c)樣品CC和(d)~(f)樣品COAC-4.5的(a, d) SEM和(b, c, e, f)TEM照片

圖4 樣品COAC-n的(a)N2 (77K)吸脫附等溫線和(b)孔徑分布曲線

2.4 栓皮櫟軟木基多孔炭XRD分析

圖5是不同堿炭比下制得樣品的XRD圖譜。從圖中可以看出, 四個樣品的衍射曲線在約2= 23°和 43.8°處均有兩個寬衍射峰, 分別對應于石墨炭的(002)晶面和(101)晶面[22]。相比樣品COAC-4.0、COAC-4.5和COAC-5.0, 樣品COAC-3.5的這兩個特征峰更加尖銳, 表明具有相對較高的石墨化程度。

隨著堿炭比增至4.0、4.5和5.0時, 活化后樣品的衍射峰明顯減弱, 表明由于KOH用量的升高, 活化刻蝕強度增強, 整齊的石墨層隨堿炭比升高而遭到破壞, 炭結構的有序度降低, 缺陷增多, 石墨化程度減弱。

2.5 栓皮櫟軟木基多孔炭的XPS分析

圖6(a)是不同堿炭比制得樣品的XPS圖譜, 在284.6與533 eV處出現(xiàn)兩個明顯的峰, 分別對應C 1s與O 1s峰, 在401 eV處較弱的峰對應N 1s峰。樣品的C、N、O元素的具體含量見表S2, 樣品COAC-4.5的N、O元素含量分別為1.34at%、12.54at%。圖6(b)為樣品COAC-4.5的C 1s分峰圖譜, 284.6、285.6、286.7和289.2 eV處的峰對應C元素不同的化學態(tài)sp2–C、sp3–C、C–O、C=O[23-24]。圖6(c)是樣品COAC-4.5的O 1s分峰圖譜, O原子的化學狀態(tài)可以分為三類, O-I: 531.7 eV處–C=O 基團; O-II: 533 eV處–C–OH/C–O–C基團; O-III: 534.5 eV處化學吸附水或氧[25]。這些豐富的含氧基團可以增強樣品的親水性, 從而擴大活性表面面積, 并能產(chǎn)生額外的贗電容, 提高材料的整體電容量[26-27]。

圖5 樣品COAC-n的XRD圖譜

圖6 (a)樣品COAC-n的XPS圖譜, 樣品COAC-4.5的(b)C1s圖譜和(c)O1s圖譜

2.6 三電極電化學性能分析

圖7是樣品COAC-在KOH三電極體系中的電化學性能。圖7(a)和(b)是掃描速率為1和200 mV/s時樣品的CV曲線, 電勢窗口為-1.0 V~0。從圖中可以看出, CV曲線為典型的類矩形曲線, 表明樣品的電容性能為典型的雙電層電容; 在-1~-0.5 V范圍內存在較寬的氧化還原峰, 表明樣品還含有贗電容, 這歸因于樣品表面豐富的雜原子可以進行快速氧化還原反應[28-29], 反應機理如式(5)~(9)所示:

>CH-NH2+ 2OH-?C=NH + 2H2O + 2e-(8)

>CH-NH2+ 2OH-?>C-NHOH + H2O + 2e-(9)

圖7 樣品COAC-n在6 mol/L KOH三電極體系的電化學性能: 在掃描速率(a) 1和200 mV/s(b)下的循環(huán)伏安曲線; (c)在電流密度0.1 A/g下的恒電流充放電曲線; (d) 比電容與電流密度函數(shù)關系曲線; (e) Nyquist圖譜

在掃描速率為200 mV/s時, 樣品仍保持非常好的近矩形形狀, 表明樣品具有良好的倍率特性。樣品COAC-4.5的CV曲線的環(huán)繞面積最大, 表明其具有最高的電容量, 主要歸因于其最高的比表面積(2312 m2/g), 為電解液離子的堆積提供了更多的活性位點。圖7(c)是所有樣品在0.1 A/g電流密度下的GCD曲線, 曲線為有輕微扭曲的對稱三角形, 表明電容以雙電層電容為主。但其放電曲線稍有扭曲, 表明還存在贗電容, 這與CV曲線結果一致。圖7(d)是各樣品在0.1~20 A/g電流密度下的比電容曲線, 從圖中可以看出, 在不同電流密度下樣品COAC- 4.5的比電容均大于其他樣品, 在0.1 A/g時比電容高達296 F/g, 且在電流密度增至20 A/g時, 仍保持240 F/g, 電容保持率達到81.1%, 表現(xiàn)出極佳的倍率性能, 這主要歸因于其炭顆粒薄片狀結構(厚度200~300 nm)以及引入大量微孔、介孔(1~4 nm)為離子擴散提供了快速通道。

圖7(e)是各樣品在0.01 Hz 到10 kHz頻率范圍內的Nyquist曲線。如圖7(e)所示, 低頻部分接近垂直的曲線代表電極材料內較小的電解液離子擴散電阻和極好的電容性能。樣品COAC-3.5、COAC-4.0、COAC-4.5和COAC-5.0的Nyquist曲線在低頻區(qū)與實軸近乎垂直, 均具有極好的電容性能, 內部孔道結構疏通。高頻區(qū)￠軸的截距代表等效串聯(lián)電阻(s), 包括電解液電阻、活性物質固有電阻以及集流器與活性物質之間連接電阻的總和。從圖7(e)中可見樣品COAC-3.5、COAC-4.0、COAC-4.5和COAC-5.0的s值均較小, 約為0.5 Ω, 表明各樣品均具有較好的導電性。半圓區(qū)代表了電解液與活性物質連接界面的電荷轉移過程, 較小的半圓表明電荷轉移阻抗較小; 中頻區(qū)域的Warburg-型曲線(斜率45°)代表離子由電解液擴散至電極材料表面的阻抗; 從圖中可以看出樣品COAC-4.5具有最小的電荷轉移阻抗和最快的離子擴散速率, 該結果與上述測試結果一致。

2.7 兩電極電化學性能分析

以6 mol/L KOH為電解液, 組裝兩電極超級電容器, 評價樣品COAC-4.5作為超級電容器電極材料的實際應用價值。圖S1(a)和(b)非常近似矩形的循環(huán)伏安曲線表明基于樣品COAC-4.5的超級電容器具有極好的雙電層電容特性。圖S1(c)為恒電流充放電曲線, COAC-4.5//COAC-4.5超級電容器在電流密度大于10 A/g時仍保持非常好的對稱三角形形狀, 表明了其極佳的倍率性能; 在電流密度為20 A/g時歐姆降僅為53 mV, 表明組裝的超級電容器整體內阻較小。圖S1(d)是不同電流密度下的COAC-4.5// COAC-4.5超級電容器的單電極比電容曲線, 當電流密度由1 A/g (212 F/g)增至50 A/g(160 F/g)時, 得到的電容保持率達到75.5 %, 表明電解質離子可以在高電流密度下高效、快速地到達樣品COAC-4.5的電化學活性界面。圖S1(e)是6 mol/L KOH電解液兩電極體系下的能量比較圖, 從圖中可以看出能量密度隨功率密度增加而降低。在功率密度為25 W/kg時能量密度達到最大, 8.57 Wh/kg, 且在功率密度為4748 W/kg時能量密度仍能保持5.42 Wh/kg, 表明隨著功率密度的增加能量損失較小。圖S1(f)是COAC-4.5//COAC-4.5超級電容器在電流密度5 A/g下循環(huán)5000次的比電容變化, 在循環(huán)5000次后電容保持率高達99.5%, 表現(xiàn)出極好的循環(huán)穩(wěn)定性。根據(jù)能量公式=1/22可知, 所組裝的對稱型超級電容器的能量容量與其工作電壓窗口成正比, 即工作電壓窗口越大其能夠儲存的能量越多。已知Na2SO4電解液具有比KOH電解液更高的工作電壓窗口[30], 可以進一步提高基于樣品COAC-4.5超級電容器的能量密度。以1 mol/L Na2SO4為電解液, 組裝對稱型超級電容器, 進一步評價COAC-4.5電極的超級電容性能。圖S2(a)是在掃描速率50 mV/s下、不同電勢窗口的循環(huán)伏安曲線, 從圖中可以看出, 當工作電壓窗口增至1.8 V時所得循環(huán)伏安曲線仍保持矩形, 在陽極電流下無明顯變形, 這表明電解液沒有分解, 主要是由于Na2SO4電解液中H+或OH-較少, 使樣品COAC-4.5表面氫離子的堆積低于水分解的熱力學電勢[31]。圖S2(b)~(d)展現(xiàn)出樣品具有以下三點特性: (1)理想的電容性, 電解液離子可以快速擴散至電極材料表面, 且歐姆降較小表明其具有較小的整體內阻; (2)極佳的倍率性能; (3)較高的能量密度, 可以同時點亮25個3 V紅色LED燈(圖1所示)。這一結果優(yōu)于最近報道的Na2SO4電解液體系下的炭基對稱型超級電容器[32-34]。綜上所述, 以1 mol/L Na2SO4為電解液組裝的COAC-4.5// COAC-4.5超級電容器具有極佳的電化學性能, 這主要歸因于以下三方面因素: 首先, 樣品COAC-4.5具有最大的比表面積, 為電荷的儲存提供了大量活性位點; 其次, 樣品COAC-4.5的孔尺寸大于電解液離子尺寸(Na+約0.095 nm, SO42-約0.29 nm)[35], 避免了離子堵塞現(xiàn)象, 有利于離子在材料內部的擴散; 最后, 樣品COAC-4.5薄片狀的結構(厚度200~300 nm)、大量微孔及介孔(1~4 nm)的引入為離子的擴散提供了更短的快速通道。因此, 在堿炭比為4.5時所制備的樣品COAC-4.5是一種良好的電極材料, 適用于制作高能量、高功率、低成本的超級電容器。

3 結論

以栓皮櫟軟木為原料, 經(jīng)600 ℃預炭化后, 以KOH為活化劑在800 ℃活化制得栓皮櫟軟木基多孔活性炭。樣品呈薄片狀(厚度200~300 nm), 豐富的超微孔以及大量的微孔及介孔(1~4 nm), 其BET比表面積最大可達2312 m2/g。在KOH三電極體系中, 樣品在0.1 A/g電流密度下比電容可達296 F/g; 在20 A/g電流密度下依然保持240 F/g的比電容, 倍率性能良好。在KOH兩電極體系中, 樣品的單電極比電容達247 F/g, 循環(huán)5000次, 電容保持率達99.5%, 表現(xiàn)出極好的循環(huán)穩(wěn)定性。以1 mol/L Na2SO4為電解液, 組裝的對稱型超級電容器能量密度達19.62 Wh/kg; 在50 A/g時, 電容保持率可達80.5%, 表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能。所制得的軟木基多孔活性炭片有望用于制備高能量、高功率的超級電容器, 在超級電容器領域具有良好的應用前景。

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Preparation of Cork-derived Porous Activated Carbon for High Performance Supercapacitors

XU Wei-Jia, QIU Da-Ping, LIU Shi-Qiang, LI Min, YANG Ru

(Beijing Key Laboratory of Electrochemical Process and Technology for Materials, The State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China)

The quercus variabilis cork made up of cavity cells is used as raw material. Herein, the cork-derived activated carbon with the various pores was successfully prepared by the facile carbonization of cork followed by chemical activation. The as-prepared activated carbon sheets possess large specific surface area (2312 m2/g) and unique interconnected pores. As a result, it shows excellent electrochemical performance as electrode material for supercapacitors. In three electrode system of KOH, it exhibits a high specific capacitance of 296 F/g at a current density of 0.1 A/g. The assembled symmetric supercapacitor shows a high specific capacitance of 201 F/g at 5 A/g, with a good cycling stability of 99.5 % capacitance retention after 5000 cycles. In two electrode system of Na2SO4, the symmetric supercapacitor displays a good rate performance of 80.5% retention from 0.5 A/g (174 F/g) to 50 A/g (140 F/g) and a high energy density of 19.62 Wh/kg.

cork; activated carbon; interconnected pores; supercapacitor

O613

A

1000-324X(2019)06-0625-8

10.15541/jim20180426

2018-09-13;

2018-12-11

國家自然科學基金(51372012, 51432003) National Natural Science Foundation of China (51372012, 51432003)

許偉佳(1990–), 男, 碩士研究生. E-mail: 946556446@qq.com

李敏, 副教授. E-mail: limin9936@163.com; 楊儒, 教授. E-mail: ruyang@mail.buct.edu.cn