摘要：锌离子混合超级电容器（ZHSCs）是储能技术中一项前景广阔的进步，具有卓越的能量和功率密度。然而，要进一步提高性能，还面临着开发能有效补充高容量锌阳极的电容性阴极材料的挑战。本文，桂林电子科技大学孙立贤教授、蔡平 副研究员、Hongliang Peng,等研究

1成果简介

锌离子混合超级电容器（ZHSCs）是储能技术中一项前景广阔的进步，具有卓越的能量和功率密度。然而，要进一步提高性能，还面临着开发能有效补充高容量锌阳极的电容性阴极材料的挑战。本文，桂林电子科技大学孙立贤教授、蔡平 副研究员、Hongliang Peng,等研究人员在《J. Mater. Chem. C》期刊发表名为“Transforming biomass waste sauce-flavor liquor lees into porous carbons for high-performance aqueous zinc-ion hybrid capacitors”的论文，研究利用酱香酒糟（一种生物质废弃物）作为合成多孔碳材料（SFPC-A13）的前驱体，该材料具有 3051 m2 g-1 的超高比表面积。

研究结果表明，SFPC-A13不仅在用作超级电容器电极时具有显著的比电容（0.5Ag-1时为354Fg-1），而且在碳基ZHSC中也具有优异的性能。制备的 ZHSCs在0.5Ag-1时的比容量高达221.1mA hg-1，在功率密度为949.7W kg-1 时的能量密度为 160.9Wh kg-1。值得注意的是，这些ZHSC在10Ag-1 条件下经过 175 000次循环后仍能保持100%的容量。这一出色的性能凸显了酱香酒糟衍生碳材料与锌阳极之间的高度兼容性和协同效应，为 ZHSCs 领域做出了重大贡献。此外，这种方法还为生物质废物（如酱香酒糟）在可持续储能解决方案中的高价值利用提供了一条新途径。

2图文导读

图1、 SFPC阴极和ZHSC的制造过程。

图2、 SFPC的SEM图像。

图3、 N2 adsorption–desorption isotherms (a), PSD curves (b), XRD patterns (c), Raman spectra (d) of the SFPCs. XPS profiles of SFPC-A13: (e) C 1s, (f) O 1s.

图4、 SFPCs 和 YP-50 的电化学性能。

图5、 组装的 ZHSCs 的电化学性能。

图6、 放电过程中的电流步骤 （a），在 GITT 曲线中充电 （b）。GITT 曲线和离子扩散系数图 （c）。

图7、(a) GCD curves at1Ag−1 of the Zn//SFPC-A13. XRD patterns at different charge–discharge states of the Zn foil anode (b) and SFPC-A13 cathode (c). (d) Raman profiles at the different charge and discharge states for the SFPC-A13 cathode.

3小结

这项研究证实，酱香酒糟可有效用作电容器的高性能多孔碳电极。酱香酒糟经过多重发酵过程得到的碳材料具有 3051 m2 g-1 的超高 SSA，为离子吸附和电子转移提供了丰富的活性位点。酱香酒糟衍生碳材料 SFPC-A13 表现出卓越的超级电容器性能，在 0.5 A g-1 的条件下，比电容高达 354 F g-1。此外，它作为 ZHSC 的阴极也表现出卓越的性能，组装后的 Zn//SFPC-A13 器件在 0.5 A g-1 电流条件下的比电容为 221.11 mA h g-1，是商用碳材料 YP-50 的 2.67 倍。该器件还实现了 160.9 W h kg-1 的能量密度（功率密度为 949.7 W kg-1），解决了超级电容器通常存在的低储能容量和能量密度的限制。值得注意的是，在 0-1.9 V 的宽电压范围内，在 10 A g-1 的条件下循环 175 000 次后，电容保持率和库仑效率仍保持在 100%，显示出卓越的循环稳定性。这些出色的电化学特性为开发 ZHSC 中的碳阴极材料提供了宝贵的启示，为从生物质废物中大规模、绿色、经济高效地生产高性能多孔碳材料提供了一条前景广阔的途径。

文献：

来源：材料分析与应用

来源：石墨烯联盟