锂离子电池和赝电容器是目前广泛应用的电化学储能材料，但它们的正极和负极仍然局限于容纳丰富的氧化还原离子，不仅能量密度底，而且离子扩散速度慢，电子导电性差，严重限制了快充性能。
近日，为解决上述挑战，韩国科学技术院Jeung Ku Kang提出了一种实现大容量/高倍率负极和正极的策略。
文章要点
1）研究人员采用卷曲构型的喹啉-苯型(Q：B)单元树脂合成了多孔导电中空碳（HC）纳米微球和中空核/介孔壳作为正极材料，比线型的苯型树脂的容量提高了5倍。此外，还得到了包埋Ge的Q：BHC纳米球作为负极材料。
2）研究人员通过原子构型和能量存储机制解释了单核GeOx单元的存在，使离子扩散率比块体Ge高7倍，同时抑制了长时间离子插入/释放循环中的体积变化。此外，Q：B HC正极和GE−Q：B HC负极的混合储能利用了电容型正极和电池型负极的优势，表现为电池兼容的高能量密度（高达285 Wh kg−1）和电容器兼容的超快充电功率密度（高达22600W kg−1），在一分钟内即可充电。
这项工作展示了一种具有微孔和介孔壳层的多孔导电空心纳米球，为未来技术实现高能量密度和超快充电电化学储能提供了一条很有前途的途径。
参考文献
Gi Hwan Kim, et al, Coiled Conformation Hollow Carbon Nanosphere Cathode and Anode for High Energy Density and Ultrafast Chargeable Hybrid Energy Storage, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c00922
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c00922
