1.数据

在该数据文章中，给出了制备的介孔活性炭材料（AC-KOH）和对照样品的详细结构和电化学数据。数据包括表面元素组成（表1），孔径分布（PSD）曲线（图1），有效比表面计算方法（E-SSA）（表2），有机电化学性能数据（表1） TEABF 4 / AN），水性（KOH）和离子液体（EMIMBF 4）电解质系统（图2，图3，图4，图5）。演示了使用基于AC-KOH的超级电容器照明LED的照片和视频（图6）。此外，还总结了最佳材料AC-KOH和其他报道材料的结构和电化学数据（表3）。

 

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图。1

具有不同活化剂/比率的一系列制备的AC的孔径分布和基于来自氮吸附数据的NL-DFT方法的比较的商业YP50。

 

图2

具有制备的AC-KOH和市售YP50的超级电容器在TEABF 4 / AN电解质系统中的电容性能在0.5至2Ag -1的电流密度下测试。

 

图3

基于AC-KOH的超级电容器的恒电流充电/放电曲线分别在5,10,15,20和30A g -1的电流密度下测试。

 

图4

AC-KOH和YP50基超级电容器在6 M KOH电解液体系中的电化学性能。（a）基于AC-KOH的超级电容器的CV曲线，在0,10 和20 mV s -1的扫描速率下，在0-1.0 V的电位范围内测量。（b）基于AC-KOH的超级电容器的恒电流充电/放电曲线在0.1至2Ag -1的电流密度下测试。（c）速率性能和（d）基于AC-KOH和YP50的超级电容器的奈奎斯特图。（d）中的插图是矩形区域中的放大的一个。

 

图5

在电流密度为1A g -1下测试的EMIMBF 4电解质体系中基于AC-KOH和YP50的超级电容器的恒电流充电/放电曲线。

 

图6

由AC-KOH作为电极材料和EMIMBF 4作为电解质的带电超级电容器照亮之前和之后的红色LED的光学图像。

2.实验设计，材料和方法

通过水热碳化制备AC-KOH和对照物质（AC-ZnCl 2，AC-K 2 CO 3，AC-Na 2 CO 3，AC-KOH-2：1和AC-KOH-5：1）。然后使用生物质秸秆作为原料的活化过程。从天然Plannano能源技术有限公司获得对照碳材料，商业活性炭YP50。使用AXIS HIS 165光谱仪（Kratos Analytical）和单色化Al通过XPS分析测量AC-KOH和YP50的表面元素组成。 KαX射线源（1486.71 eV光子）。如表1所示，AC-KOH中C和O元素的含量分别估计为94.46％和4.87％，与商品YP50相似。使用Brunauer-Emmett-Teller（BET）分析和密度泛函理论（DFT）方法获得AC-KOH和对照碳材料的PSD数据。基于PSD数据，连同累积的DFT SSA和电解质离子尺寸，计算电极材料的E-SSA。通过组装对称硬币型超级电容器获得电化学性能数据，包括循环伏安曲线（CV），恒电流充放电曲线和循环稳定性数据。

基于AC-KOH的PSD数据，连同累积的DFT SSA和电解质离子尺寸，计算出电极材料的E-SSA。详细数据见表2。DFT SSA的数据直接从BET分析获得。对于TEABF 4 / AN电解质，无溶剂/裸TEA +离子（直径为0.684 nm）和溶剂化TEA +离子（直径为1.32 nm）用于E-SSA计算[2]，[3]。当碳材料的孔宽大于0.684nm但小于1.32nm时，裸TEA +的尺寸离子用于计算。当碳材料的孔宽度大于1.32nm时，溶剂化TEA +离子的尺寸用于这种计算。然后将这两部分一起加入作为电解质离子的总可接近的SSA并且被认为是E-SSA，对于AC-KOH电极材料，其为1771m 2 g -1作为实例。

通过两个电极系统（硬币型超级电容器）测量AC-KOH和YP50的电容性能。图2显示了不同电流密度下电容器的比电容。在TEABF 4 / AN的电解质体系，基于AC-KOH电容器的比电容是206，202和198 F G -1 0.5，1和2的克-1，分别。因此，基于YP50的电容器分别在0.5,1和2Ag -1处显示101,100和100F g -1。在5，10，15，20和30 A G电流密度为基于AC-KOH电容器的恒电流充/放电曲线-1在呈现图3中。

图4显示了在6M KOH电解质中的AC曲线，恒电流充电/放电曲线，速率性能和AC-KOH电极材料的奈奎斯特图。CV（图 4a）在0-10.0V的电压范围内以5,10和20mV s -1的扫描速率测量。不同电流密度下的恒电流充电/放电曲线如图 4b所示。YP50的AC-KOH在0.1A g -1的电流密度下的电容分别为260和132F g -1。在电流密度为2Ag -1时，AC-KOH的比电容为216 F g -1（图4C）。电荷转移电阻和离子扩散性能是由电化学阻抗谱（EIS）在100千赫至10兆赫的频率范围内的测量进行评价，如图图4 d。

对于AC-KOH和YP50的恒电流充/放电曲线基于在EMIMBF超级电容器4在将1克的电流密度测试电解质系统-1在呈现图5。根据这些曲线，计算出基于AC-KOH和YP50的超级电容器的电容，其分别为188和120F g -1。AC-KOH装置的能量密度，使用下式计算Ë 细胞 = c ^ p V 2 /8（其中Ç p（F克-1）是该装置和的比电容V（V）是电压），是80 W h kg -1在870功率密度钨千克-1，和YP50的数据是51 W时千克-1在功率的870密度钨千克-1。功率密度P（W kg -1）根据公式P = E / Δt计算（其中E（W h kg -1）是器件的能量密度，Δt（s）是放电时间）。

基于AC-KOH的硬币型超级电容器单元用于点亮LED的应用示于图6和补充视频中。使用AC-KOH作为电极材料和离子液体（EMIMBF 4）作为电解质组装硬币型超级电容器。该器件首先以1 A g -1至3.5 V 充电，然后用于点亮LED，其工作电位约为2.2 V，工作功率约为40 mW。LED可以保持约30分钟的光照。

此外，本工作中AC-KOH材料的结构和电容性能数据以及与报告的报告的比较数据总结在表3中，如下所示。