含氧微孔碳电极

宽电压窗口

通过碳表面C–O–C缺陷抑制析氢，实现水系电解液中更宽的工作电压窗口，从而提升超级电容器能量密度。

Zhang, Yifeng · 黄辉 · Jie, Tian · Ning, Xiaowei · 李成伟 · 范曾 · 潘路军

Journal of Materials Chemistry A 2023

参数信息

模拟孔径

1.1 nm

技术优势

电压窗口显著拓宽

C–O–C缺陷位点与电解液中Na⁺的相互作用导致界面电荷转移，改变了界面电响应，同时诱导水分子形成强氢键网络而丧失析氢活性，从而抑制了析氢反应，提升了可用的电压范围。

机理解释清晰

通过第一性原理分子动力学模拟，揭示了含氧缺陷微孔碳/电解液界面的动态过程，明确了C–O–C结构对离子吸附动力学和双电层结构的影响，为理性设计高电压水系碳电极提供了理论指导。

应用场景

• 水系超级电容器：用含C–O–C缺陷的微孔碳作电极，直接提高水系超级电容器的电压窗口和能量密度。
• 多孔碳储能材料：为多孔碳储能材料提供表面化学改性策略，突破水系储能器件的电压限制。