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钾离子电池被视作一种理想的电化学储能装置，其中采用碳基材料（石墨、软碳及硬碳等）作为钾离子电池负极的应用已经被广泛研究。然而，由于钾离子的原子尺寸较大，必然导致反复充放电过程中石墨材料出现巨大体积膨胀（≈ 61%）和结构的崩塌，进而导致电池的容量严重衰减及呈现为较差的循环稳定性。因此，寻求一种高效储钾且循环稳定的碳基负极材料成为了迫在眉睫的任务。
图1. 碳化硅衍生碳的SEM、XRD、Raman、BET表征。
近日，武汉科技大学李轩科教授课题组在国际顶级期刊Advance Functional Materials (影响因子：16.836) 上发表研究论文，通过控制刻蚀温度合成了具有可控孔结构的碳化硅衍生碳材料（SiC-CDC）。其中900摄氏度处理下的碳化硅衍生碳负极材料（SiC-CDC-900），其具有高介孔孔容的发达孔结构及合适的比表面积，不仅提高了钾离子的有效吸附，显著缩短了电解液的渗透路径，还为钾离子的吸附提供了丰富的活性位点，从而促进了电容储钾动力学的进行。在电流密度为0.1 A g-1的条件下循环200圈后，SiC-CDC-900电极的可逆比容量高达284.8 mA h g-1;在电流密度为1 A g-1条件下循环1000圈后，它的可逆比容量为197.3 mA h g-1。这项工作为开发电容储钾的负极孔结构的设计提供了理论参考，并揭示了碳化物衍生碳基材料作为高性能钾离子电池负极的应用前景。
图2. 碳化硅衍生碳的电化学性能图。
图3.碳化硅衍生碳的储钾机理图。
论文第一作者为湖南大学博士研究生吴静，通讯作者为武汉科技大学李轩科教授、德国锡根大学杨年俊博士和武汉科技大学张琴副教授。
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Towards High-performance Capacitive Potassium-ion Storage: A Superior Anode Material from Silicon Carbide Derived Carbon with a Well-developed Pore Structure
Jing Wu, Xiaxiang Zhang, Zheng Li, Chenfan Yang, Wenda Zhong, Wenlong Li, Chengzhi Zhang, Nianjun Yang*, Qin Zhang*, Xuanke Li*
Adv. Funct. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adfm.202004348
通讯作者简介
李轩科：博士、教授，博导，楚天学者，湖北省有突出贡献的中青年专家，SCI源期刊《新型碳材料》编委，中国电工学会碳石墨材料专业委员会委员，主要从事新型炭材料的研究。主持完成和承担国家自然科学基金重点项目1项、面上项目4项，湖北省自然科学基金重点项目、教育部重点项目和军工项目等多项。发表论文160余篇，其中SCI收录60余篇，其中工程材料一区杂志论文18篇，授权专利20项。2007年获湖北省自然科学二等奖1项。
http://www.carbon-wust.cn/home/device_detail/14/13
https://www.x-mol.com/university/faculty/24752
杨年俊：博士，德国锡根大学纳米材料课题组组长，主要致力于各种碳材料的化学气相合成及其在电化学等领域的基础与应用研究。近些年在Chem. Soc. Rev .、Energy Environ .Sci.， Adv. Energy Mater.，Adv. Funct. Mater.、Appl. Catalysis B、Small 等志上发表论文140多篇；出版系列丛书1部、专著4部、撰写书章节9次。多次在国际大会做邀请报告、担任杂志Small、Nanoscale、ACS Appl. Mater. Interfaces、Carbon 等多种杂志的客座主编、任Dia Relat. Mater 等杂志的编委；是欧洲材料年会（E-MRS）分会主席、Hasselt金刚石研讨会及金刚石及碳材料国际会议的委员会成员；组织主持召开国际会议10多次。
张琴：博士、副教授，楚天学子，2018年于武汉大学取得博士学位，2018年7月起就职于武汉科技大学。主要从事二维材料的可控制备、改性及其在能源存储和转换中的应用，近五年围绕新型层状材料的构建及其在储能领域的研究已在Chem、Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.、Energy Storage Mater. 等国际权威杂志发表论文发表SCI论文17篇，多次参加国内外学术会议，并作为骨干成员参与国家项目2项。
http://www.wust.edu.cn/hxyhg/2020/0222/c2151a212533/page.htm
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