Sustainable Low-Cost Green Electrodes with High Volumetric Capacitance for Aqueous Symmetric Supercapacitors with High Energy Density
Sustainable Low-Cost Green Electrodes with High Volumetric Capacitance for Aqueous Symmetric Supercapacitors with High Energy Density
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用于高能量密度水性对称超级电容器的具有高体积电容的可持续低成本绿色电极
DOI：
10.1021/acssuschemeng.5b01417
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发表时间：
2016-01
影响因子：
8.4
通讯作者：
吴世华
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
吴世华
低成本、高性能的电极材料是超级电容器快速发展和广泛应用的关键。在此，我们报告了一种具有成本效益的方法来制备氮掺杂的活性炭/石墨烯（N-AC/Gr）复合材料使用可再生玉米秸秆和大豆蛋白作为前体，分别。所制备的复合材料具有中等的比表面积在1233.6-1412.9 m2 g-1的范围内和丰富的孔隙率。此外，该复合材料表现出高的单电极重量和体积比电容378.9 F g-1和257.7 F cm-3在0.05 A g-1和321.1 F g-1和213.2 F cm-3在20 A g-1，占一个优秀的率能力与66.4%的保留在6 M KOH电解质。组装的N-AC/GR基水性对称超级电容器表现出上级循环耐久性，在2 A g-1下10，000次循环后保持率为93%，并提供13.1 Wh kg-1（11.1 Wh L-1）的高能量密度和12.5 W kg-1（10.6 W L-1）的功率密度。
Low-cost and high performance electrode materials are critical for rapid development and wide applications of supercapacitors. Herein, we report a cost-effective approach to prepare nitrogen-doped active carbon/graphene (N-AC/Gr) composites using renewable corn straw and soy protein as precursors, respectively. The as-prepared composites have moderate specific surface areas in a range of 1233.6–1412.9 m2 g–1 and abundant porosity. Furthermore, the composites demonstrate high single electrode gravimetric and volumetric specific capacitances of 378.9 F g–1 and 257.7 F cm–3 at 0.05 A g–1 and of 321.1 F g–1 and 213.2 F cm–3 at 20 A g–1, accounting for an excellent rate capability with a retention of 66.4% in 6 M KOH electrolyte. The assembled N-AC/Gr-based aqueous symmetric supercapacitor exhibits superior cycling durability with 93% retention after 10,000 cycles at 2 A g–1 and delivers a high energy density of 13.1 Wh kg–1 (11.1 Wh L–1) with a power density of 12.5 W kg–1 (10.6 W L–1).
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