杂原子掺杂工程被认为是提高碳质材料储钾（K）性能的一种可行策略。这一策略不可避免的问题在于，由大半径K+引起的巨大体积膨胀。

近日，哈尔滨工业大学（深圳）Qunhui Yuan，洛桑联邦理工学院Kangning Zhao，柏林亥姆霍兹研究所Chao Yang报道了采用简单可靠的退火工艺制备了-C=O含量较高的N/O共掺杂的多孔碳球（PCSs）。

文章要点

1）通过杂原子掺杂和构孔的双功能工程，PCSs表现出优异的K⁺储存性能，具有显著的可逆容量（0.1 A g^-1时为389.8 mA g^-1）、优异的倍率性能（1 A g-1时为201.7 mAh g^-1）以及前所未有的超长期循环稳定性（40000次循环后5 A g^-1时为107 mAh g^-1，每循环衰减0.00038%）。

2）原位拉曼分析揭示，PCSs经历了可逆的吸附-插层混合储钾机制。具体来说，密度泛函理论（DFT）计算和原位透射电子显微镜观察通过阐明双功能工程的协同效应，揭示了高可逆容量和优异循环稳定性的可能来源。

3）PCSs可以作为钾离子混合电容器（PIHCs）的负极，以提供高的能量/功率密度。因此，这项工作为构建用于高性能PIHCs的碳质电极候选材料开辟了一条新途径。

参考文献

Shuming Dou, Jie Xu, Chao Yang, Wei-Di Liu, Ingo Manke, Wei Zhou, Xin Peng, Congli Sun, Kangning Zhao, Zhenhua Yan, Yunhua Xu, Qunhui Yuan, Yanan Chen and Renjie Chen, Dual-function Engineering to Construct Ultra-Stable Anodes for Potassium-Ion Hybrid Capacitors: N, O-Doped Porous Carbon Spheres,Nano Energy, (2021)

DOI：10.1016/j.nanoen.2021.106903

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106903