成果简介
开发具有高质量负载和高效电子/离子传输的柔性电极具有重要意义，但为高能量密度应用创新合适的电极结构仍然是一个挑战。本文，华南理工大学Guanjie He、王小慧等研究人员在《Adv Funct Mater》期刊发表名为“Interface Engineering of Biomass-Derived Carbon used as Ultrahigh-Energy-Density and Practical Mass-Loading Supercapacitor Electrodes”的论文，研究通过牺牲模板法在界面工程纤维素织物内原位形成木质素磺酸盐衍生的N/S共掺杂类石墨烯碳。
实验和理论计算都显示，形成的石榴状结构具有连续的导电通道和多孔的特点，允许在整个结构中进行充分的离子/电子传输。因此，所获得的柔性电极提供了6534 mF cm-2（335.1 F g-1）的显著集成电容，并在19.5mg cm-2的工业适用质量负荷下具有卓越的稳定性。基于相同的电极结构工程，还可以得到一个具有7000 mF cm−2的超高电容的赝电容阴极。组装后的不对称超级电容器实现了3625 mF cm−2的高面积电容，最大能量密度为1.06 mWh cm−2，优于大多数其他报道的高负载超级电容器。这种合成方法和结构工程策略可以为超级电容器以外的能源储存领域提供材料设计概念和广泛的应用。
图文导读
图1、材料合成与电极结构工程示意图
图2、N/S共掺杂类石墨烯碳的表征。
图3、不同纺织电极的电极结构表征。
图4、不同纺织阳极的电化学性能表征
图5、电子/离子传输和H吸收的理论计算
图6、不对称纺织超级电容器的电化学性能
小结
综上所述，提出了一种有效的活性材料开发结合电极结构工程策略来制备高负载FSC。首先以低成本尿素和可再生木质素磺酸盐为混合前驱体，通过简单的一锅牺牲模板法合成了N/S共掺杂的类石墨烯碳。
文献：
https://doi.org/10.1002/adfm.202212078
