碳-碳超级电容器：超越平均孔径——电解质限域与不可及孔隙如何影响电容
材料科学
2024-06-19 v1
摘要
碳-碳超级电容器是高功率电化学储能系统，通过电极-电解质界面处可逆的离子吸附来存储能量。由于用作电极的多孔碳结构复杂，在这类系统中提取结构-性能关系仍然是一项挑战。在这项工作中，我们对两种基于纳米多孔电极的模型超级电容器进行了分子模拟，这两种电极具有相同平均孔径（比较多孔材料时常用的性质）但形貌不同。我们表明，具有更有序结构且孔径明确的碳比具有更无序结构和更宽孔径分布的碳具有更高的电容。我们分析了限域电解质的结构，表明在有序碳中吸附的离子数量更多且比无序碳中受限程度更高。这两个方面都有利于更好的电荷分离，从而产生更大的电容。此外，无序电极中含有大量从未与电解质接触的碳原子，其电荷接近于零，因此不参与电荷存储。吸附离子的总量和限域程度随外加电势变化不大，因此，这项工作为计算上可处理的筛选策略打开了大门。
引用
@article{arxiv.2107.14337,
title = {Carbon-carbon supercapacitors: Beyond the average pore size or how electrolyte confinement and inaccessible pores affect the capacitance},
author = {El Hassane Lahrar and Patrice Simon and Céline Merlet},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.14337},
year = {2024}
}