Hierarchical hollow carbon spheres: Novel synthesis strategy, pore structure engineering and application for micro-supercapacitor
Hierarchical hollow carbon spheres: Novel synthesis strategy, pore structure engineering and application for micro-supercapacitor
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多级中空碳球：新型合成策略、孔结构工程及微型超级电容器应用
DOI：
10.1016/j.carbon.2019.10.008
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发表时间：
2020-02
期刊：
影响因子：
10.9
通讯作者：
Mi Hongwei
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yang Xiaodan;Li Yongliang;Zhang Peixin;Sun Lingna;Ren Xiangzhong;Mi Hongwei
空心碳球因其独特的结构而引起人们的广泛关注，但由于缺少中孔，其倍率性能并不理想。在这里，我们提出了一种新的策略，用于制造具有宏-介-微孔分级孔结构的HCS，而无需蚀刻和碱活化。结果表明，在功率密度为25 W·kg-1时，HCS的重量能量密度可达6.2 Wh·kg-1，在功率密度为2.2 kW·kg-1时，HCS的重量能量密度可达3.6 Wh·kg-1。此外，组装成微型超级电容器，HCS在0.2 mA·cm−2下表现出15.4 mF·cm−2的高面电容。电化学阻抗谱和等效串联电阻测试结果表明，HCS具有良好的孔分布，这是其优异电化学性能的主要原因。这种先进的中空碳质材料不仅适用于超级电容器，而且有望应用于锂硫电池、传感器和药物输送。
Hollow carbon spheres (HCSs) have attracted great attention for their unique structure, but they perform unsatisfactory rate capacity for lack of mesopore. Here, we propose a novel strategy for fabricating the HCSs with macro-meso-microporous hierarchical pore structure, without etching and alkali activation. Our results show that HCSs can deliver a high gravimetric energy density of 6.2 Wh·kg−1at the power density of 25 W·kg−1, as well as the energy density reaches up to 3.6 Wh·kg−1at a high power density of 2.2 kW·kg−1. Moreover, assembled into micro-supercapacitor, HCSs perform a high areal capacitance of 15.4 mF·cm−2at 0.2 mA·cm−2. Such excellent electrochemical performances of HCSs should be ascribed to the well-balanced pore distribution, which have been revealed by the electrochemical impedance spectroscopy and equivalent series resistance. It is believed that such advanced hollow carbonaceous materials are not only suitable for supercapacitors, but also be expected to apply for Li–S battery, sensor and drug delivery.
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