中國粉體網(wǎng)訊  近日，中國科學院深圳先進技術(shù)研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究員唐永炳及其團隊聯(lián)合香港城市大學教授李振聲成功研發(fā)出高氮摻雜的多孔微晶碳納米材料，其作為鉀離子電池負極表現(xiàn)出高容量和長循環(huán)特性。相關(guān)研究成果"Ultrahigh Nitrogen Doping of Carbon Nanosheets for High Capacity and Long Cycling Potassium Ion Storage"（《具有高容量長循環(huán)儲鉀性能的高氮摻雜碳納米材料》）在線發(fā)表于材料期刊Advanced Energy Materials（《先進能源材料》）。

由于鉀儲量豐富、與鋰接近的標準氫電極電勢（-2.93 V）等特性，使得鉀基儲能器件在規(guī)模化儲能領域具有良好的應用前景。然而，由于鉀離子的離子半徑較大(1.38埃米)，不僅阻礙了其在電極材料中的嵌入/脫出，動力學緩慢，還會導致電極材料發(fā)生較大的體積變化，使得循環(huán)穩(wěn)定性較差。因此，亟待開發(fā)針對于鉀離子存儲的高效低成本電極活性材料。

基于上述考慮，唐永炳及其團隊成員常興奇、周小龍、歐學武等人成功研發(fā)出高氮摻雜的多孔微晶碳納米材料，其多孔結(jié)構(gòu)有利于鉀離子的快速擴散，而含有大量微晶碳納米片有利于鉀離子的插層與吸附。研究表明：這種高氮摻雜微晶碳納米材料的電化學反應為擴散反應與贗電容反應協(xié)同作用機理，其作為鉀電負極具有~410 mAh/g的高容量，并且在5Ag-1 的大電流密度下可逆循環(huán)3000次后的容量保持率約為70%。該工作為設計高性能鉀電負極材料提供了新策略。

該項研究得到國家自然科學基金、廣東省國際合作項目、深圳市科技計劃項目等資助。

高氮摻雜微晶碳的結(jié)構(gòu)及儲鉀性能：（a）SEM形貌表征（b）TEM顯微結(jié)構(gòu)

（c）XPS成分分析（d）低電流密度下的電池容量（e）5 A/g大電流下的長循環(huán)性能

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/江岸）

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