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Zusammenfassung Die Entwicklung kohlenstoffhaltiger Kathodenmaterialien mit ausreichend zugänglichen aktiven Stellen ist entscheidend, um ihr Ladungsspeicherpotenzial freizusetzen. Hier werden aktivierte meso-mikroporöse Schalen-Kohlenstoffnanofasern (MMSC-A) konstruiert, um die Zinkionen-Speicherdichte durch die Bildung einer Gradienten-Porenstruktur zu erhöhen. Eine dominierende Porengröße von 0,86 nm wird gezielt angepasst, um für das solvatisierte Zn(H2O)6^{2+} geeignet zu sein. Zudem zeichnen sich diese gradient porösen Nanofasern durch schnelle Ionen-/Elektron-Dualleitungswege aus und bieten eine Vielzahl aktiver Oberflächen mit hoher Affinität zum Elektrolyten. Beim Einsatz in Zn-Ionen-Kondensatoren (ZICs) liefert die Elektrode eine deutlich gesteigerte Kapazität (257 mAh g^{-1}), Energiedichte (200 Wh kg^{-1} bei 78 W kg^{-1}) und zyklische Stabilität (95 % Restkapazität nach 10.000 Zyklen) im Vergleich zu einer Elektrode aus nicht-aktivierten Kohlenstoffnanofasern. Eine Reihe von in-situ-Charakterisierungstechniken zeigt auf, dass die verbesserte Zn^{2+}-Speicherkapazität auf der Größenkompatibilität zwischen den Poren und Zn(H2O)6^{2+}, der Ko-Adsorption von Zn^{2+}, H^{+} und SO4^{2-} sowie reversiblen oberflächenchemischen Wechselwirkungen beruht. Diese Arbeit präsentiert eine effektive Methode zur Entwicklung meso-mikroporöser Kohlenstoffmaterialien für speichertechnische Anwendungen mit hoher Energiedichte und liefert zudem Einblicke in den Zn^{2+}-Speichermechanismus in solchen Gradienten-Porenstrukturen.
Li et al. (Di,) untersuchten diese Fragestellung.