碳基超级电容器具有功率密度高、循环寿命长等优点，在电网、便携式设备和电动汽车等储能领域有着广泛的应用。碳电极材料是影响SCs性能的重要因素之一。目前，在开发高能量密度SCs用炭材料方面已取得了相当大的进展。零维的碳点、一维的碳纳米管和二维的石墨烯都被用作高性能SCs的电极。特别是，具有高比表面积、分层孔隙率和大导电网络的3D碳框架结构被认为是SCs的有前途的电极。具有可访问活性中心、薄碳壁和小空腔的碳纳米笼可提供高比电容，缩短离子的传输长度，并减轻充放电过程中因膨胀和收缩而产生的应力。然而，没有连续网络的孤立碳纳米笼可能会降低电极的导电性，导致电荷转移缓慢。因此，构建由纳米碳笼构成的大而连续的导电网络的三维碳骨架仍然是一个挑战。
近日，邱介山老师团队在Nano-Micro Lett.期刊上发表了题目为“3D Carbon Frameworks for Ultrafast Charge/Discharge Rate Supercapacitors with High EnergyPower Density”的文章。
文章的主要亮点为：
1、由相互连接的纳米笼构造的3D碳骨架（3DCF）具有较高的比表面积，分层孔隙率，和导电网络。
2、脱氧过程去除了3DCF中大部分的表面含氧基团，从而实现了快速的离子扩散通道，高的导电性，没有副反应。
3、脱氧的3DCFs具有超快的充/放电速率，作为SC的电极，在水溶液或者离子液体电解质中均具有高能量-功率密度。
图1.3DCF材料合成示意图
作者提出了一种简单的策略，包括一步气体发泡和原位活化，以制备具有高比表面积、分层孔隙率和大导电网络的连续纳米笼结构。还原后的3DCF在水溶液和ILs电解液中均表现出超快的充放电速率和较高的能量密度，同时在ILs电解液中保持较高的功率密度，是一种很有前途的高性能SCs电极。
文章来源：Carbontech
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