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F-6觸媒探材、儲能再創 》 執行成效

將廢棄物有效回收利用並開發高性能電極材料應用於電池及電容元件當中

策略：策略C：開發新穎電子級多孔碳材料

公告日期：2025-05-16

近年來，全世界在環境保護及永續發展議題的推動下，已衍生相當多的新能源及儲能技術。在儲能應用方面，金屬離子電池(Metallic ionsBatteries-MIBs) 已經成為目前各種電子產品及電動車的主要動力來源，而另一項互補性的儲能技術-超級電容(Supercapacitors)也持續發展中，其中超級電容用的多孔碳材 料(PorousCarbon)的開發更是重要的關鍵技術。其中，將生質原料(Biomasssources)轉化為多孔碳，並應用於超級電容的元件上是重要的發展途徑。而木質 素磺酸鈉為紙漿製程產生的副產物，也是一種天然高分子聚合物，可作為陰離子型表面活性劑，本研究的目標是木質素磺酸鈉（SLS）、界面活性劑與碳酸 鈣（CaCO₃）成功製備出具有多重孔洞結構的多孔碳。本研究設計了一套活化程序，以優化碳材的孔隙特性，同時利用碳化過程中產生的氧化鈣吸收碳材 中的硫元素。透過調控SLS、界面活性劑與CaCO₃的比例，我們發現當前驅物中添加7wt%的CaCO₃時，可使比表面積提升至約2200m²/g，並將碳材 中的硫含量從4.0%降低至2.3%。此SLS為基礎的多重多孔碳應用於電雙層電容器（EDLCs）中，循環伏安測試結果顯示其具備良好的電容特性。在1.0 MTEABF₄/PC電解液中，其比電容為134F/g，在2.5V-2.7V電壓區間及0.5A/g電流密度下經過50,000次充放電後仍能維持84%的電容保持率。本研究成 果展現了多重多孔碳材料的設計策略，以及木質素磺酸鈉高價值利用的潛力。

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