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Biomass-derived phosphorus-doped hierarchical porous carbon fabricated by microwave irritation under ambient atmosphere with high supercapacitance performance in trifluoroacetic acid electrolyte

超级电容器 电解质 材料科学 电容 功率密度 化学工程 比表面积 微波食品加热 碳纤维 纳米技术 电极 化学 复合材料 有机化学 计算机科学 催化作用 物理 物理化学 量子力学 复合数 工程类 电信 功率(物理)
作者
Xianxin Meng,Deyi Zhang,Bing Wang,Yulian He,Xia Xu,Biao Yang,Zhiyong Han
出处
期刊:Journal of energy storage [Elsevier BV]
卷期号:57: 106345-106345 被引量:9
标识
DOI:10.1016/j.est.2022.106345
摘要

Improving energy density while minimizing the cost is significant for boosting the commercial application of supercapacitors. In this paper, a facile microwave irradiation method is successfully developed for converting biomass into a phosphorus-doped hierarchical porous carbon with high specific surface area, good conductivity, and enhanced wettability within 5 min under ambient atmosphere. The prepared material releases a high specific capacitance of up to 297.1 F g−1 at a current density of 1 A g−1 within a wide voltage window of −1–0.5 V in a newly developed TFA electrolyte. The symmetric supercapacitor devices assembled using the prepared material and the TFA electrolyte can be stably operated at 1.5 V and exhibit high capacitance retention of up to 94.9 % after 30,000 cycles. A nearly 2.5-fold improvement in energy density (16.5 Wh kg−1 at a power density of 375 W kg−1) is achieved for the assembled devices only by replacing the traditional H2SO4 electrolyte with the newly developed TFA electrolyte. By employing the developed microwave irradiation method with high efficiency and low cost and the newly developed TFA electrolyte, excellent performance and low cost can be achieved simultaneously for supercapacitors, which provides a promising strategy to boost the commercial application of supercapacitors.
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