钾离子电池（KIB）已经成为一种有应用前景的储能装置，但是其电极材料（尤其是研究最多的碳负极材料）的稳定性和高倍率能力已经严重阻碍了KIB的实际应用。因此，迫切需要在KIB负极上进行材料创新，不仅要确保负极材料结构完整性，而且要保证其良好的电化学行为以实现高能量密度。近日，中科院曹安民课题组研究发现作为一种非石墨碳质物质，尽管沥青基软碳在电池领域受到较少的关注，但是它在KIB负极中具有一些独特的优势。得益于其高度可调的结晶度和晶格间距，从而可以很好地控制软碳的结构柔性，从而满足KIB在高能量密度和稳定性方面的需求。
文章要点：
1）软碳的结晶度的增加可以调节其K+储存行为，使得晶格插层占主导地位，表面吸附的容量大大降低，从而将可逆容量限制在低于1 V的电压区域，与其他非石墨碳（例如硬碳）相比，这对于确保高能量密度至关重要。
2）通过降低加热温度来防止制备的软碳发生晶格大范围的有序化，从而形成层间间距较宽的涡轮层状晶格，有利于离子半径较大的K+。的这些随机分散的碳层形成了活性位点的分布，以灵活地存储K+。
3）对K+储存机理的分析表明，需要长距离排列碳层的插层化合物（例如KC24）将会减少，特别是与石墨（其长距离排列的晶格间距狭窄且在结构变形期间更易碎）相比，从而具有更高的抵抗机械故障的结构弹性。
简而言之，研究表明软碳作为适用于高性能KIB的电极具有广阔的潜力，同时解释了其作为KIB电极材料中复杂的K+储存机理。
Liu, Yuan, et al, Pitch-Derived Soft Carbon as Stable Anode Material for Potassium Ion Batteries, Adv. Mater., 2020
DOI:10.1002/adma.202000505
https://doi.org/10.1002/adma.202000505
