高质量负载和快速电荷传输是赝电容器的两个关键但通常相互排斥的特性。在传统的碳载体上，由于厚的赝电容层和堵塞的孔，高质量负载不可避免地导致电子传导和离子扩散缓慢。弗吉尼亚理工大学Guoliang Liu课题组提出了利用嵌段共聚物的自组装和微相分离的碳载体设计原理。嵌段共聚物衍生的PCF是MnO2的轻质和高质量负载载体。因为嵌段共聚物自组装并且微相分离成均匀且连续的纳米级域，在热解后它们产生具有大表面积的互连中孔碳以沉积MnO2。与所有其他碳载体不同，中孔是从大分子水平设计的，并提供高度均匀性。重要的是，研究者设计的中孔的平均直径为11.7nm，并且部分地填充有<2nm厚的MnO2层。1）剩余的中孔为整个电极提供有效离子传输的连续通道，显著降低了离子扩散阻力。2）纤维状碳网络提供用于有效电子传输的高速公路，而不需要任何导电添加剂。这与硬化的中孔碳颗粒（如CMK-331）形成对比，后者要求聚合物粘合剂将离散的碳颗粒保持在一起。在接近7 mg cm-2的高质量负载下，PCF负载的MnO2电极（PCF@MnO2）显示出优异的电子/离子传输和出色的电荷存储性能，MnO2（约占总质量的50％）的重量和面积电容分别达到1148 F g-1和3141 mF cm-2。
Tianyu Liu, Zhengping Zhou, Yichen Guo, Dong Guo, Guoliang Liu, Block copolymer derived uniform mesopores enable ultrafast electron and ion transport at high mass loadings. Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-08644-w
