高性能スーパーキャパシタに向けた階層的多孔質擬似黒鉛炭素のための混合リグニン前駆体エンジニアリング

• ヨシの穂とホウ砂アンモニウム、炭酸水素カリウムを用いた一段階活性化法により、N・B共ドープ多孔質炭素材料PC-700を合成。
• PC-700は0.5 A g−1で329.6 F g−1の比静電容量を示した。
• PC-700対称スーパーキャパシタは20.5 Wh kg−1のエネルギー密度を達成し、10,000サイクル後98.60%の容量維持率を示した。

バイオマス由来炭素材料は、リチウムイオン電池(LIB)およびナトリウムイオン電池(SIB)向けの持続可能な負極材料として有望視されている。バイオマスは再生可能で豊富、低コストであり、その組成や形態は多様である。リグノセルロース骨格、固有のヘテロ原子、バイオマス由来の無機種は、炭素化、活性化、黒鉛化、ドーピングなどのプロセスを経て、調整可能な多孔性、炭素配列、表面化学を持つ炭素構造に変換できる。本レビューでは、まずバイオマス前駆体の組成および構造的特徴を要約し、次に処理条件がそれらを炭素骨格に変換する方法を説明する。その後、LIBとSIBの異なる設計要件を比較することで、バイオマス由来炭素負極…

ニッケルフォーム上に、マイクロ波支援熱水法(MAH)とアニーリング処理を組み合わせた2段階法により、NiCo2O4ナノシート上にNiMn2O4ナノ粒子(NP)を表面被覆したバインダーフリーNiMn2O4@NiCo2O4ナノコンポジットを作製した。まず、NiCo2O4ナノシート(NSs)のチュール状骨格をニッケルフォーム上にin situ成長させ、次に二次MAHプロセスによりNiCo2O4 NSs表面にNiMn2O4 NPsを成長させた。MAHのセカンドステップ保持時間(HT)の影響を調べるため、HTを15分、30分、45分、60分として実験を行った。構造解析の結果、明確なNiMn2O4-NP…

• タマリンド種子殻由来のバイオマス炭素をKOHで化学活性化し、比表面積を48.54 m2/gから124.72 m2/gへ向上させた
• 活性化した炭素ナノシートを電極とした対称型EDLCデバイスが0.5A/gで129.03 F/gの比静電容量を示した
• 10,000サイクル後も98.2%の容量維持率を示し、高い電気化学的安定性を確認した

ポータブルウェアラブルエレクトロニクスの進展に伴い、フレキシブルスーパーキャパシタの開発機会が拡大している。近年、MXeneとその複合材料は、高い理論容量、比表面積、導電性、親水性、機械的柔軟性から、優れたスーパーキャパシタ電極材料として注目されている。本レビューは、MXeneの開発経緯と一般的な合成戦略を概説し、異なる調製方法が構造と特性に与える影響に焦点を当てる。フレキシブルスーパーキャパシタの実用的な要求に基づき、電荷蓄積、レート性能、サイクル寿命、機械的柔軟性に影響を与える主要因を分析する。MXene複合材料の性能向上に用いられる一般的な設計戦略をまとめる。さらに、MXeneベース電…