多元掺杂的三维多孔碳纤维网络用于高效全固态超级电容器的研究

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柔性的全固态超级电容器在保留了超级电容器功率密度高、大电流充放电、循环次数高等特点外,还可以折叠、缠绕成卷,放置在任何表面,因而是一种非常理想的微电子领域储能器件。然而,将超级电容器推向大规模应用仍然面临着几个大的困难:相比于蓄电池较低的能量密度和较高的制造成本。通过在碳材料上掺杂各种不同的元素,如硼(B),氮(N),氧(O),磷(P),硫(S)等,可以在碳上引入大量的活性基团,从而提高电容器的能量密度。然而,制备这种多元掺杂的碳材料通常需要复杂的过程,一步法低成本的制备方法非常少见。在我们的工作中,我们使用纤维素制成的纸为原材料,通过化学气相腐蚀的办法,一步法直接制备了B,N,O共掺杂的三维纳米多孔碳纤维网络。制备的多元掺杂三维多孔碳纤维网络表现出来很好的柔韧性和很高的比表面积(1362.6 m~2/g)。制备的超级电容器在液态电解质中的质量比电容为236 F/g,制备成全固态超级电容器后其比电容仍然有106 F/g。
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