中國粉體網訊 鉀離子電池被視作一種理想的電化學儲能裝置，其中采用碳基材料（石墨，軟碳及硬碳等）作為鉀離子電池負極的應用已經被廣泛研究。然而，由于鉀離子的原子尺寸較大，必然導致反復充放電過程中石墨材料出現巨大體積膨脹（≈ 61%）和結構的崩塌，進而導致電池的容量嚴重衰減及呈現為較差的循環穩定性。因此，尋求一種高效儲鉀且循環穩定的碳基負極材料成為了迫在眉睫的任務。
圖1. 碳化硅衍生碳的電化學性能圖。
近日，湖南大學先進炭材料研究中心李軒科教授在國際頂級期刊Advanced Functional Materials (影響因子：16.836) 上發表題為“Towards High-performance Capacitive Potassium-ion Storage: A Superior Anode Material from Silicon Carbide Derived Carbon with a Well-developed Pore Structure”的封面文章。該工作通過控制刻蝕溫度合成了具有可控孔結構的碳化硅衍生碳材料(SiC-CDC)。其中900攝氏度處理下的碳化硅衍生碳負極材料（SiC-CDC-900），其具有高介孔孔容的發達孔結構及合適的比表面積，不僅提高了鉀離子的有效吸附，顯著縮短了電解液的滲透路徑，還為鉀離子的吸附提供了豐富的活性位點，從而促進了電容儲鉀動力學的進行。在電流密度為0.1 A g–1的條件下循環200圈后，SiC-CDC-900電極的可逆比容量高達284.8 mA h g–1;在電流密度為1 A g–1條件下循環1000圈后，它的可逆比容量為197.3 mA h g–1。這項工作為開發電容儲鉀的負極孔結構的設計提供了理論參考，并揭示了碳化物衍生碳基材料作為高性能鉀離子電池負極的應用前景。
圖2. 碳化硅衍生碳的儲鉀機理圖。
該論文第一作者為湖南大學材料科學與工程學院博士研究生吳靜，通訊作者為湖南大學李軒科教授、德國錫根大學楊年俊博士和武漢科技大學張琴副教授。
（中國粉體網編輯整理/山川）
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