基金supported by the National Natural Science Foundation of China(21975109 and 52075224)China Postdoctoral Science Foundation(2019M651718)the Natural Science Foundation of Jiangsu Province(BK20201423)。
文摘紧凑型超级电容器需要具有高体积能量和功率密度的高密度碳.然而,大多数传统的密度提升方案都是基于孔隙压缩,导致提高体积性能的同时过多地牺牲倍率性能.在此,本研究从碳单元有序堆叠的相反角度出发,提出了一种通过调节模板形貌在纳米和微米双尺度上压缩碳单元之间剩余孔隙的新策略(即一级碳纳米笼和二级由碳纳米笼组成的类碟状组装体的双尺寸排序).优化的纳微有序碳单元的电极密度高达1.08 g cm^(-3)(是商业活性炭的两倍);在离子液体中表现了创纪录的体积能量密度(79 Wh L^(-1))和功率容量(31 kW L^(-1)),以及出色的稳定性(>30,000次循环)和理想的库仑效率(~100%).即使在商业级电极厚度下,其可用的最大堆叠功率密度仍然高达12 kW L^(-1),远高于大多数报道的致密碳.如此出色的体积性能使其在同时需要高体积能量和功率密度的领域具有巨大潜力.
