钾离子混合电容器（KIHCs）具有能量/功率密度高、资源丰富、成本低等优点，是最有希望实现大规模储能的候选材料之一。然而，离子在两种电极上的缓慢吸附动力学导致KIHCs的性能不佳。

近日，中科大章根强教授报道了成功制备了一种双功能分级多孔P/N共掺杂的煎饼状碳（PN-PanC），它具有优异的K⁺/FSI^-储存性能。

文章要点

1）简而言之，在二甲基亚砜（DMSO）中加入4 mmol的三聚氰胺、3 mmol的三聚氰酸和一定量的植酸（PA），在室温下可以得到超分子前驱体（PA-MCA）。然后在Ar气氛下，900 ℃的高温炭化过程可以得到PN-PanC的最终产物。

2）实验结果显示，PN-PanC作为负极具有高的比容量（100 mA g^-1时为385.8 mAh g^-1）、稳定的循环能力（2000次循环，在1000 mA g^-1时平均衰减率为0.21‰），以及作为正极材料，具有出色的比容量（100 mA g^-1时为94.2mAh g^-1）。

3）研究人员通过X射线光电子能谱(XPS)、原位拉曼光谱、电化学阻抗谱(EIS)分析和密度泛函(DFT)计算，研究了PN-PanC用于K+/FSI^-储存，性能同时增强的原因，认为这是多层孔结构、暴露的活性中心、调谐的电子结构和增强的离子吸附动力学协同作用的结果。

4）重要的是，基于PN-PanC的KIHCs器件表现出高能量密度（76.1 W kg^-1，155.9 Wh kg^-1）和高功率密度（11309.1 W kg^-1，保留22.0 Wh kg^-1）和超长寿命（20K循环后500 mA g^-1容量保持率93.4%）。

参考文献

Gongrui Wang , Wentao Wang , Xiaoyue He , Jie Li , Lai Yu , Bo Peng , Genqiang Zhang , Concunrent Manipulation of Anion and Cation Adsorption Kinetics in Pancake-like Carbon Achieves Ultrastable Potassium Ion Hybrid Capacitors, Energy Storage Materials (2021)

DOI：10.1016/j.ensm.2021.12.047

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.12.047