Template-assisted synthesis of porous carbon derived from biomass for enhanced supercapacitor performance

超级电容器 材料科学 生物量(生态学) 纳米技术 化学工程 碳纤维 多孔性 电化学 电极 化学 复合材料 生态学 复合数 生物 工程类 物理化学
作者
Yaru Xi,Zuoyi Xiao,Hui Lv,Haodong Sun,Xuting Wang,Zhenyu Zhao,Shangru Zhai,Qingda An
出处
期刊:Diamond and Related Materials [Elsevier BV]
卷期号:128: 109219-109219 被引量:30
标识
DOI:10.1016/j.diamond.2022.109219
摘要

Carbon-based electrode materials have received widespread interest in supercapacitors because of their tunable structure, high chemical and physical stability, and low cost. The hard template method is considered as a potential strategy for fabricating porous carbons with controllable structures. However, porous carbons with satisfactory capacitance are always fabricated using an expensive template. Therefore, a simple and low-cost template strategy is necessary to construct high specific capacity porous carbon for supercapacitors. Herein, we proposed a facile and cost-effective method to fabricate biomass-derived porous carbon with a controllable structure using alginate as precursor. The in-situ formation of Fe(OH) 3 nanoparticles was employed as a hard template to construct interconnect microchannels, which could effectively increase capacitive active sites and promote electrolyte diffusion during the electrochemical process. The optimized sample displayed a high specific capacitance of 302 F g −1 at a current density of 0.5 A g −1 in 6 M KOH electrolyte and outstanding cycling stability with the capacitance retention of 88.39 % after 10,000 cycles at 5 A g −1 . In addition, a symmetric supercapacitor assembled by Fe-SA-C-1.5 electrodes showed an energy density of 11.32 W h kg −1 at a power density of 250 W kg −1 . This work offers a promising approach to construct high-performance electrodes for supercapacitors. • A simple and low-cost template strategy to construct porous carbons is developed. • Biomass as a source of carbon is low cost and widely available. • Assembled supercapacitors can maintain high energy density even at high power densities.
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