大豆荚壳多孔碳纳米片

杂原子掺杂高电容

把农业废弃物大豆荚壳变成富含氮氧杂原子的二维多孔碳纳米片，通过双电层与赝电容协同实现高电容和优异倍率性能。

Kai, Wang · Yan, Rui · Liu, Jingjun · Jia, Shuai · 宋燕

Journal of Physics and Chemistry of Solids 2026

具体参数

比表面积

1134 m² g⁻¹

三电极质量比电容

410 F g⁻¹

三电极倍率电容

252 F g⁻¹

两电极比电容

284 F g⁻¹

两电极倍率电容

152 F g⁻¹

电容保持率

96.6 %

水系能量密度

9.86 Wh kg⁻¹

离子液体能量密度

42.2 Wh kg⁻¹

技术优势

电容够高

0.1 A g⁻¹下三电极体系高达410 F g⁻¹，得益于双电层电容与赝电容的协同效应，即便在10 A g⁻¹仍保持252 F g⁻¹。

循环寿命长

5 A g⁻¹下循环5000次后电容保持率达96.6%，证明结构稳定，适合长期充放电。

兼顾能量与功率

水系电解液中能量密度9.86 Wh kg⁻¹@50 W kg⁻¹，离子液体中提升至42.2 Wh kg⁻¹@175 W kg⁻¹，工作电压拓宽到3.5 V。

应用场景

• 超级电容器电极：直接用作电极活性材料，替代传统多孔碳。
• 生物质基储能材料：将农业废弃物转化为高性能碳电极，降低原料成本。
• 高功率储能器件：用于高功率超级电容器，兼顾高倍率与长循环。
• 农业废弃物高值化：大豆荚壳高值化利用，提供可持续碳源。