沥青基活性炭-MnO复合材料的可控制备及其在非对称超级电容器中的应用

本研究提供一种适用于超级电容器的沥青基活性炭-MnO复合材料。以石油沥青为碳源，乙酸锰为锰源，通过压片成型和一步活化法的结合，制备得到了MnO负载沥青基活性炭复合材料（PAC@MnO）。PAC@MnO具有高比表面积且孔道主要由微-介多级孔构成。作为电容器电极材料，在三电极体系下，研究了不同MnO负载量对PAC@MnO-x电极性能的影响，其中PAC@MnO-0.3电极在0.5 A/g电流密度下比电容高达344.5 F/g，在高电流密度为20.0 A/g下，仍具有190 F/g的比电容，表现出优异的倍率性能。将PAC@MnO-0.3与PAC@MnO-0组装成水系非对称超级电容器，在5.0 A/g电流密度下循环3 000圈后，其容量保持率高达87.24%，表现出优异的循环稳定性。MnO纳米粒子与PAC的均匀复合不仅显著提升了MnO的导电性，同时抑制了其在充放电过程中的体积膨胀，使PAC@MnO呈现出优异的电化学特性。此外，PAC丰富的多级孔结构为电解液离子的存储提供了大量的活性位点，并为电解液离子的快速传输提供通道。