【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近日，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究員唐永炳及其團隊聯(lián)合香港城市大學(xué)教授李振聲成功研發(fā)出高氮摻雜的多孔微晶碳納米材料，其作為鉀離子電池負極表現(xiàn)出高容量和長循環(huán)特性。相關(guān)研究成果"Ultrahigh Nitrogen Doping of Carbon Nanosheets for High Capacity and Long Cycling Potassium Ion Storage"(《具有高容量長循環(huán)儲鉀性能的高氮摻雜碳納米材料》)在線發(fā)表于材料期刊Advanced Energy Materials(《先進能源材料》)。
 

　　由于鉀儲量豐富、與鋰接近的標準氫電極電勢(-2.93 V)等特性，使得鉀基儲能器件在規(guī)?；瘍δ茴I(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。然而，由于鉀離子的離子半徑較大(1.38埃米)，不僅阻礙了其在電極材料中的嵌入/脫出，動力學(xué)緩慢，還會導(dǎo)致電極材料發(fā)生較大的體積變化，使得循環(huán)穩(wěn)定性較差。因此，亟待開發(fā)針對于鉀離子存儲的低成本電極活性材料。
 

　　基于上述考慮，唐永炳及其團隊成員常興奇、周小龍、歐學(xué)武等人成功研發(fā)出高氮摻雜的多孔微晶碳納米材料，其多孔結(jié)構(gòu)有利于鉀離子的快速擴散，而含有大量微晶碳納米片有利于鉀離子的插層與吸附。研究表明：這種高氮摻雜微晶碳納米材料的電化學(xué)反應(yīng)為擴散反應(yīng)與贗電容反應(yīng)協(xié)同作用機理，其作為鉀電負有~410 mAh/g的高容量，并且在g-1 的大電流密度下可逆循環(huán)3000次后的容量保持率約為70%。該工作為設(shè)計高性能鉀電負極材料提供了新策略。
 

　　該項研究得到國家自然科學(xué)基金、廣東省合作項目、深圳市科技計劃項目等資助。