粉末状炭气凝胶的结构调控及其在高电压水系超级电容器中的应用

蔡力锋¹，许静²，黄剑瑜³，许鸿基²，徐飞²，梁业如³，符若文²，吴丁财²

1. 莆田学院环境与生物工程学院福建省新型污染物生态毒理效应与控制重点实验室2. 中山大学化学学院材料科学研究所聚合物复合材料及功能材料教育部重点实验室3. 华南农业大学材料与能源学院

摘 要：在成功合成粉末状炭气凝胶（PCA）的基础上,详细研究了PCA构筑单元（高分子纳米球）粒径、羰基交联时间和羰基交联温度等制备条件与PCA纳米结构的关联性,并探索了PCA在高电压水系超级电容器中的应用。实验结果表明,高分子纳米球粒径、羰基交联时间和羰基交联温度对PCA的纳米结构具有显著的影响,所得PCA均具有优良的三维纳米网络结构,其网络单元可在25¹00 nm之间进行剪裁,BET比表面积可在392⁷67 m²g^-1范围内进行调控。由于具有丰富的孔隙率和合理的三维网络层次孔结构,这类PCA材料在1.8 V Na₂SO₄水系超级电容器中显示出高的比电容量、电容保持率以及高效的电化学活性表面,能量密度显著优于其1.0 VKOH水系超级电容器。

关键词：粉末状炭气凝胶;层次孔;结构调控;高电压;水系超级电容器;