3D O/N/S Tridoped Honeycomb‐Like Porous Carbon with Enhanced Performance for High‐Mass Loading Supercapacitors

超级电容器 蜂巢 多孔性 材料科学 碳纤维 化学工程 复合材料 电容 化学 复合数 电极 工程类 物理化学
作者
Xiaofei Liu
出处
期刊:Energy technology [Wiley]
卷期号:13 (5) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/ente.202401925
摘要

To satisfy the practical needs of the sustainability and industrialization of supercapacitors, it is essential to maintain good electrochemical performance at high mass loading (>10 mg cm −2 ). Herein, a unique 3D O/N/S tridoped honeycomb‐like porous carbon is successfully prepared from chitosan as carbon precursor and L‐cysteine as sulfur source using gelation pretreatment and high‐temperature pyrolysis methods. Chitosan and L‐cysteine hierarchical porous carbons (CL‐HPC‐3:1) display rich O/N/S heteroatoms content, high specific surface area, (2806 m 2 g −1 ), interconnected hierarchical porous structure, good conductivity (0.23 Ω cm −1 ; 4.35 S cm −1 ), and strong wettability (the contact angle is 19°), which enable fast electron/ion transport and afford additional capacitance. Importantly, CL‐HPC‐3:1 (3:1 represents the mass ratio of chitosan to L‐cysteine.) can maintain excellent electrochemical performance at mass loading of 12.2 mg cm −2 , which has high specific capacitance (298.36 F g −1 at 0.1 A g −1 ), high area capacitance (3.64 F cm −2 at 0.1 A g −1 ), low‐open‐circuit voltage attenuation rate (21.63 mV h −1 ), high voltage retention (78.54%), and remarkable cyclic stability (92.06% capacitance retention after 20 000 cycles). This work demonstrates the successful conversion of chitosan into the sustainable and high‐performance electrode materials and also develops a valuable utilization way for chitosan.
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