通過結(jié)合鋰離子電池和超級電容器的主要優(yōu)勢，鋰離子混合超級電容器已經(jīng)成為極具吸引力的儲能系統(tǒng)。作為鋰離子電池和超級電容器中的普通電極材料，石墨烯和活性炭提供具有高化學，熱和物理穩(wěn)定性的可調(diào)諧多孔結(jié)構(gòu)，這又與其它電極相比導致優(yōu)異的電導率和改善的容量。認為在石墨烯和活性炭中的元素氮摻雜被認為進一步提高它們的性能。在這篇綜述中，簡要總結(jié)了混合超級電容器的最新技術(shù)，重點是使用石墨烯和活性炭。還強調(diào)了隨后在LiHSCs中摻雜有石墨烯和活性炭的氮。

　　隨混合超級電容器的組成

　　隨著技術(shù)裝備數(shù)量的增加和便攜式電子產(chǎn)品的發(fā)展，全球?qū)χ悄芨咝�儲能系統(tǒng)的需求正在迅速增長。其中，鋰離子電池(LIB)和超級電容器確實是在智能儲能領(lǐng)域有望應(yīng)用的絕佳候選人,以前使用的電池型電極材料包括一些碳質(zhì)材料，金屬氧化物和金屬氫氧化物等。而在LIHSC中常用的電容器型電極材料由活性炭構(gòu)成，由于它們可管理的多孔結(jié)構(gòu)和高表面積。還使用其他材料，如碳納米管和石墨烯。

　　石墨烯和活性炭由于其表面積高，易于鋰離子插層，優(yōu)異的容量保持性，長壽命周期和約束結(jié)構(gòu)構(gòu)型而被廣泛地研究為鋰離子混合超級電容器的電極材料。使用基于石墨烯或活性炭和它們的復合材料的電極組裝的混合設(shè)備已經(jīng)報道顯示出再加上高功率密度的高能量密度。據(jù)報道，長期穩(wěn)定的循環(huán)壽命和改進的容量保留。

　　為了改善石墨烯和活性炭基電極的性能，已經(jīng)使用了形態(tài)控制和元素摻雜。制備了0-D石墨烯量子點，1-D石墨烯納米帶(GNR)，2-D石墨烯片，3-D石墨烯和多孔石墨烯。已經(jīng)引入了石墨烯的3D交聯(lián)結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)改進的性能，其中交聯(lián)位點是由石墨烯片的π-π堆疊產(chǎn)生的。具有90%可壓縮性，超輕重量和高導電性的3D印刷石墨烯氣凝膠。這種方法可用于印刷所需的石墨烯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以平滑混合電容器中電子和鋰離子的路徑。關(guān)于元素摻雜方法，例如石墨烯中的N-，Cr，B摻雜和活性炭已經(jīng)被報道，具有改善的電化學性能。

　　N摻雜活性炭

　　氮是偽電容元件。氮摻雜被認為是將偽電容性質(zhì)納入石墨烯和活性炭的理想方法，用于高性能超級電容器中的應(yīng)用。氮與碳之間的電負性差異較大，即 3.04 ：2.55，這導致N摻雜石墨烯(NG)片中碳網(wǎng)絡(luò)的極化。該極化通過影響碳原子的自旋密度和電荷分布而引起“活化區(qū)”，其直接催化在NG表面發(fā)生的電化學反應(yīng)。導帶和價帶之間的帶隙由氮摻雜劑打開，氮雜質(zhì)使費米能級高于狄拉克點。這種帶隙使NG成為電子和半導體應(yīng)用的合適候選者。簡言之，作為極化的結(jié)果，改變了石墨烯的電子，磁性，光學，電學和電化學性質(zhì)。

　　活性炭中的氮摻雜導致比電容增加。由于含有官能團的氮的法拉第反應(yīng)孔的改進的潤濕性不僅增加了比電容也增加了摻雜氮的活性炭的導電性。為了摻雜氮氣，在活性炭的熱處理中最常使用氨(NH 3)。石墨烯和活性炭中的氮摻雜進一步增強了使用NG或氮摻雜活性炭(NAC)及其復合材料組裝的電極的電化學活性。基于NG和NAC電極的混合器件無疑具有增加的電化學性能。

　　通過活性炭的N摻雜可以進一步提高活性炭的性能。報道了首次使用氮摻雜活性炭(高達2900m 2 g -1的超高表面積，4重量%的氮)作為LiHSC的陰極材料，其中使用Si / C作為在陰極與陽極質(zhì)量比為2 : 1 的有機電解質(zhì)中的負極材料。他們通過一步法制備氮摻雜的活性炭，使用氨作為氮前體，并將預處理的材料作為活性炭的前體并在不同溫度下退火。他們在1747-30 127 W kg下實現(xiàn)了230-141 W h kg -1的能量密度-1功率密度。

　　總之，由于鋰電池的電化學性能較高，循環(huán)壽命長，所以Li-HSC確實是一種有前途的儲能系統(tǒng)。與包括LIB，SC，燃料電池等的所有其他儲能裝置相比較，LIHSC是唯一能夠提供高能量密度和高功率密度的儲能系統(tǒng)，因此它們具有滿足智能儲能系統(tǒng)需求的潛力。石墨烯和活性炭具有高的熱和物理穩(wěn)定性，可調(diào)諧的多孔結(jié)構(gòu)，高表面積，因此它們在LIHSC中有很大的應(yīng)用。由于基于氮摻雜石墨烯和活性炭的電極的高能量密度，氮摻雜是非常有意義的。氮摻雜劑組數(shù)越多，電極的能量密度就越多。這種高能量密度是由于含氮基團的法拉第反應(yīng)和孔壁的改善的潤濕性。氮摻雜還增加了碳原子的導電性，這又提高了電極的容量。好的是摻雜氮的活性炭電極由于由氮誘導的額外的電荷存儲機制，所有其他電極具有更好的性能。然而，摻雜百分比的影響尚未解釋。

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