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Micro-meso porous structured carbon nanofibers with ultra-high surface area and large supercapacitor electrode capacitance

超级电容器 材料科学 碳纳米纤维 纳米纤维 电容 聚丙烯腈 比表面积 电极 静电纺丝 电解质 电化学 碳纤维 假电容 电容感应 复合材料 化学工程 聚合物 储能 多孔性 碳化 纳米技术 水平扫描速率 介孔材料 介电谱 比能量 碳纳米管 化学 复合数 有机化学 催化作用 物理化学 工程类
作者
He Wang,Haitao Niu,Hongjie Wang,Wenyu Wang,Xin Jin,Hongxia Wang,Hua Zhou,Tong Lin
出处
期刊:Journal of Power Sources [Elsevier BV]
卷期号:482: 228986-228986 被引量:114
标识
DOI:10.1016/j.jpowsour.2020.228986
摘要

Carbon nanofibers from electrospun polymer nanofibers have received considerable attention. However, most of the carbon nanofibers with a surface area above 1000 m2/g were reported to have a supercapacitor electrode capacitance far below 350 F g−1. Herein, we report a novel carbon nanofibrous material that has a supercapacitor electrode capacitance as high as 394 F g−1 (1.0 A g−1). We used a polymer blend of polyacrylonitrile (PAN) and novolac (NOC) as materials, to electrospin them into precursor nanofibers and subsequently carbonize the nanofibers into carbon nanofibers. The carbon nanofibers prepared had a specific surface area as high as 1468 m2 g−1 with a meso-micro pores (average pore size 2.2 nm) predominated porous structure. The carbon nanofiber electrodes after 10,000 cycles of charging and discharging at 1.0 A g−1 maintained the capacitance almost unchanged. At the optimal condition, the supercapacitor device made of the electrodes had an energy density as high as 13.6 Wh∙kg−1 (at 0.5 kW kg−1). The high capacitance value comes from the carbon nanofibers with a large surface area and a unique porous structure. The high inter-fiber interconnection contributes to high capacitance. This super-high surface area carbon may be useful for the development of high-performance supercapacitors and other energy devices.
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