2025年2月8日，国产SCI期刊《New Carbon Materials》，即《新型碳材料（中英文）》在线报道了我院炭基能源催化材料团队的最新研究成果“Manipulating conductivity and microporosity of biocarbon for supercapacitor with battery-level energy at ultrahigh power”。我院化学2021级本科生程贝和化学2023级谢星艳为论文共同第一作者，我院张燕博士、解明江教授和南京大学郭学锋教授为论文共同通讯作者。黄冈师范学院为论文第一通讯单位，团队的其他老师参与了本工作的研究。《新型炭材料（中英文）》（New Carbon Materials）创刊于1985年，是由中国科学院主管，中国科学院山西煤炭化学研究所主办，科学出版社出版的国际性学术期刊（IF: 6.6, CiteScore：8.7），材料-综合领域、煤炭领域T1级期刊，黄冈师范学院成果分类A2期刊。

为了满足高功率输出（>15kW/kg）新一代电动汽车的使用需求，将炭基超级电容器的能量密度提高到与电池相当的水平，同时保持高功率密度是发展炭基电容器的核心关键。本文介绍了一种由杨木（PW）衍生的多孔碳，通过KOH活化和还原氧化石墨烯（GO）掺杂的方法合成（所得样品标记为K-GPWC），用于高比能超级电容器电极。与直接碳化PW制备的产品（PWC，导电率为0.36 S/cm）相比，K-GPWC的电导率大幅提高到26.3 S/cm。作为对称超级电容器的电极，在1.0 M Na₂SO₄的水性电解质中，基于K-GPWC组装的对称器件实现了27.9Wh/kg@0.95 kW/kg的高能量密度。在1.0 M TEABF₄/AN的有机电解质中，基于K-GPWC组装的对称器件实现了电池级储能水平（铅酸电池：30–45 Wh/kg，水系锂电池30–55 Wh/kg），最大能量密度为73.9 Wh/kg@2.0 kW/kg。在40 kW/kg的超高功率密度下，能量密度仍高达67.6 Wh/kg。电池级的能量存储能力归结于其优异的电导率和高微孔率（超过80%），提供了快速的电子通道和大的离子存储表面。本研究工作不仅提供了一种制备炭材料的有效策略，而且为具有超高功率和能量密度的超级电容器的实际应用提供了可行性。

该工作得到了湖北省自然科学基金、大学生创新创业训练计划项目、黄冈师范学院催化材料制备及应用湖北省重点实验室、电子材料高纯原料加工技术湖北省工程中心和分析测试中心的支持。

论文信息：

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.

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