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促进离子在厚石墨纸薄膜中的扩散
    在很多电子设备中,超级电容器需要满足大功率的需求,这就要求超级电容器能够在短时间内以快速充电/放电速率储存和提供大量的能量。然而,石墨纸电极材料在高电流密度下充放电时,由于缓慢的离子扩散速度无法及时跟进快速的充放电速率,导致了严重的容量损失,造成超级电容器倍率性能较差。另外,当电极材料导电性不佳时,大电流充放电过程中电荷无法进行快速的转移,导致离子无法及时进行吸脱附,造成容量损失,降低了倍率性能。因此,为了拓宽超级电容器的实际应用领域,提升其倍率性能变得尤为重要。炭材料作为一种常见的超级电容器石墨纸电极材料,通常,提高其倍率性能的途径有两种:分级孔结构的设计和提高电极材料的导电性。通过设计石墨纸电极材料的孔结构提升超级电容器的倍率性能作为典型的双电层电容材料,多孔炭由于具有丰富的孔结构、巨大的比表面积、较好的导电性和稳定性的化学等优点,而被广泛应用于超级电容器。双电层的容量与电解液在石墨纸电极材料中的可及面积成正比,因此,增加孔隙率可以有效地提升双电层的容量。然而,在大多数情况下,通过增加微孔来提高容量会引起石墨纸电极材料倍率性能降低的问题。例如,在0.1A/g的电流密度下,多孔富勒烯/石墨复合石墨纸电极材料能够展现出高达362.2F/g的比容量,然而当电流密度增加到_5A德时,其容量仅为原来的_52.90703g。这种在大电流密度下的容量损失被认为是由于微孔内缓慢的离子扩散无法跟上快速的充放电速率导致的。因此,更好地理解孔隙结构和电容性能之间的关系对于提高双电层电极的性能至关重要。人从模拟的角度采用传输线模型模拟不同孔径形状的电荷积累,发现具有多尺度孔隙的电极有利于电荷积累,Ervin发现这种多尺度孔隙的存在可以促进离子在厚石墨纸薄膜中的扩散。这些发现从理论和实验的角度表明具有多尺度孔隙的电极有利于离子扩散,这对于在超高电流密度下实现大电容是至关重要的当扫速从_5mV/s增加至100mV/s,所制备的分级多孔炭材料的容量保持率为92a/oX44。随后,1,1等人制备的同时具有周期性大孔和微孔的石墨纸气凝胶电极,在电流密度从0.5A德增加至10A/g的条件下的容量保持率为88.7070,表明这种结构具有优异的倍率性能。然而在上述的研究中,由于材料的比表面积有限,容量均低于100F/g。www.hbxsmf.net
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