石墨片離子儲(chǔ)存在較小孔隙，通過(guò)氮摻雜改善炭基超級(jí)電容器倍率性能的報(bào)道層出不窮。氮在自然界中儲(chǔ)量豐富、來(lái)源非常廣泛。其原子序數(shù)為7，價(jià)電子層排布為2s2p3。在形成共價(jià)鍵時(shí)，氮原子保留一對(duì)孤對(duì)電子。因此，當(dāng)摻入氮原子時(shí)，炭材料晶格中的電子排布發(fā)生改變，導(dǎo)致炭材料的費(fèi)米能級(jí)發(fā)生偏移，增加了炭材料的導(dǎo)電性。氮元素?fù)饺胩荚泳Ц裰袝r(shí)，根據(jù)其鍵合環(huán)境的不同，氮原子在炭材料中的存在形式主要有：毗咤型氮、毗咯型氮、石墨型氮和四價(jià)氮。此外，氮元素的摻入不僅能夠在儲(chǔ)能過(guò)程中引入鷹電容，還可以改善炭材料表面潤(rùn)濕性，能夠增加材料對(duì)電解液的親和性。因此，摻雜的炭在能量?jī)?chǔ)存和轉(zhuǎn)化應(yīng)用中顯示出巨大的潛力，是超級(jí)電容器炭電極材料中被報(bào)道的最多的一種摻雜方式。下面東凱石墨小編講解石墨片離子儲(chǔ)存在較小孔隙：

到大于0.7nm的孔隙可以用作電解質(zhì)的儲(chǔ)存，能夠?qū)⑹堧x子儲(chǔ)存在較小孔隙附近。在施加電場(chǎng)時(shí)，由于石墨紙離子擴(kuò)散長(zhǎng)度縮短，與本體電解質(zhì)中的石墨紙離子相比，被小空隙儲(chǔ)存的石墨紙離子能夠以更少的時(shí)間擴(kuò)散到附近的微孔中。2017年，F(xiàn)orse等人使用原位擴(kuò)散核磁共振光譜學(xué)研究了石墨紙離子與電極之間的相互作用，他們得出的結(jié)論是孔徑大于2 nm的孔隙有助于緩解微孔內(nèi)的石墨紙離子局限性，使得石墨紙離子自擴(kuò)散系數(shù)得到提高，有利于實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的倍率性能合成了同時(shí)包含大孔、介孔和微孔的三維結(jié)構(gòu)泡沫炭。該結(jié)構(gòu)中，3D互聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以促進(jìn)電解液的滲透，且由于亞微米腔的存在，電解質(zhì)能夠靠近介孔和微孔，可顯著縮短石墨紙離子的擴(kuò)散路徑，另外高導(dǎo)電的炭結(jié)構(gòu)允許電子進(jìn)行快速的傳輸。測(cè)試結(jié)果顯示，電流密度從1A/g增加到_500A/g時(shí)其容量的保持率高達(dá)60070(約23_5.9士7.5 F/gl)。

上述研究表明，多尺度孔隙的組合是提高多孔炭材料超快充放電電容性能的關(guān)鍵，通過(guò)提高電極材料的導(dǎo)電性提升超級(jí)電容器的倍率性能。增加炭基電極材料的導(dǎo)電性有兩種途徑，對(duì)材料進(jìn)行雜原子摻雜和將其與導(dǎo)電性更好的材料進(jìn)行復(fù)合。

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