废弃碳源衍生超级电容器碳电极材料的研究进展

摘要

为明确不同废弃碳源衍生超级电容器电极材料的组成特征、制备调控方式与电化学性能之间的构效关系，分析对比生物质类废弃物、高分子有机类废弃物和工业副产物三类废弃碳源前驱体在组成特征、成碳行为及结构调控层面的核心差异；围绕碳化、活化、杂原子掺杂和复合改性等关键制备策略，归纳不同前驱体属性与制备路径对碳骨架构建、孔结构演化、表面化学调控及电化学性能的影响规律。结果表明：生物质类废弃物具有天然结构和原位杂原子掺杂优势，但结构组成波动较大、孔结构发育不足；高分子有机废弃物易形成连续导电骨架且结构致密，但造孔和除杂较困难；工业副产物成本低、来源稳定且具有高堆积密度潜力，但杂质较多、结构调控复杂；不同废弃碳源前驱体的孔结构参数对碳材料电化学性能影响显著，其性能的提高不应仅局限于比表面积增加，而应更加关注前驱体特性、孔结构、表面化学与离子传输行为之间的协同匹配。

关键词

废弃碳源 / 超级电容器 / 电极材料 / 新能源汽车动力系统 / 功率型储能

基金资助

山东省重点扶持区域引进急需紧缺人才项目(面向车-路-云协同的智能网联汽车测试台架研发与产业化); 山东省重点研发计划项目(2024TSGC0103); 高校院所科技创新基地项目(202333096)