2025年2月8日，國産SCI期刊《New Carbon Materials》，即《新型碳材料（中英文）》在線報道了永利炭基能源催化材料團隊的最新研究成果“Manipulating conductivity and microporosity of biocarbon for supercapacitor with battery-level energy at ultrahigh power”。永利化學2021級本科生程貝和化學2023級謝星豔為論文共同第一作者，永利張燕博士、解明江教授和南京大學郭學鋒教授為論文共同通訊作者。永利集团為論文第一通訊單位，團隊的其他老師參與了本工作的研究。《新型炭材料（中英文）》（New Carbon Materials）創刊于1985年，是由中國科學院主管，中國科學院山西煤炭化學研究所主辦，科學出版社出版的國際性學術期刊（IF: 6.6, CiteScore：8.7），材料-綜合領域、煤炭領域T1級期刊，永利集团成果分類A2期刊。

為了滿足高功率輸出（>15kW/kg）新一代電動汽車的使用需求，将炭基超級電容器的能量密度提高到與電池相當的水平，同時保持高功率密度是發展炭基電容器的核心關鍵。本文介紹了一種由楊木（PW）衍生的多孔碳，通過KOH活化和還原氧化石墨烯（GO）摻雜的方法合成（所得樣品标記為K-GPWC），用于高比能超級電容器電極。與直接碳化PW制備的産品（PWC，導電率為0.36 S/cm）相比，K-GPWC的電導率大幅提高到26.3 S/cm。作為對稱超級電容器的電極，在1.0 M Na₂SO₄的水性電解質中，基于K-GPWC組裝的對稱器件實現了27.9Wh/kg@0.95 kW/kg的高能量密度。在1.0 M TEABF₄/AN的有機電解質中，基于K-GPWC組裝的對稱器件實現了電池級儲能水平（鉛酸電池：30–45 Wh/kg，水系锂電池30–55 Wh/kg），最大能量密度為73.9 Wh/kg@2.0 kW/kg。在40 kW/kg的超高功率密度下，能量密度仍高達67.6 Wh/kg。電池級的能量存儲能力歸結于其優異的電導率和高微孔率（超過80%），提供了快速的電子通道和大的離子存儲表面。本研究工作不僅提供了一種制備炭材料的有效策略，而且為具有超高功率和能量密度的超級電容器的實際應用提供了可行性。

該工作得到了湖北省自然科學基金、大學生創新創業訓練計劃項目、永利集团催化材料制備及應用湖北省重點實驗室、電子材料高純原料加工技術湖北省工程中心和分析測試中心的支持。

論文信息：

Manipulating conductivity and microporosity of biocarbon for supercapacitor with battery-level energy at ultrahigh power

Bei Cheng^u,a, Xingyan Xie^u,a, Liu Wan^a, Jian Chen^a, Yan Zhang^*a, Cheng Du^a, Xuefeng Guo^*b and Mingjiang Xie^*a 

New Carbon Materials 40 (2025), 1-12.

原文鍊接：https://doi.org/10.1016/S1872-5805(25)60960-7