【研究背景】

由於鉀資源豐富和成本低廉，鉀離子電池被認為是一種有前途儲能器件。對於不需要高能量密度的場景或裝置，鉀離子電池可以補充或選擇性地替代鋰離子電池，以緩解鋰資源的短缺。此外，鉀離子電池具有較高的價效比，在大型儲能系統中具有很大的應用潛力。然而，鉀離子電池的進一步發展和應用仍面臨著諸多挑戰，當前亟需突破的瓶頸之一是其在高倍率下的容量急劇衰減的問題。研究表明，構建合理的碳質負極材料是設計高倍率鉀離子電池的核心技術之一，電子導電性和離子導電性則是其中兩個關鍵的引數。為了實現這兩個引數之間的平衡，相關研究人員已經提出了許多碳質材料的結構和形態設計策略。基於此，華南農業大學梁業如教授聯合西北工業大學徐飛副教授團隊從材料的電子和離子傳輸理論出發，總結歸納了高倍率鉀離子電池碳質負極材料的構建原理和最新研究進展。

鉀離子和電子在鉀離子電池放電過程中的輸運途徑示意圖

【成果簡介】

華南農業大學梁業如教授和西北工業大學徐飛副教授團隊系統闡述了目前鉀離子電池面臨的主要挑戰和碳質材料作為鉀離子電池負極的優勢，並進一步討論了碳質負極材料的先進結構構建對鉀離子電池高倍率效能實現的作用。他們首先闡述了負極材料的電子導電性和離子導電性這兩個關鍵因素對鉀離子電池高倍率效能的重要影響。在此基礎上，詳細介紹了近年來報道的關於碳質材料作為鉀離子電池負極在實現高倍率效能方面的先進策略，這些策略包括碳微晶結構調控、雜原子摻雜、複合材料構建、奈米結構設計等。最後，在總結前人研究成果的基礎上，對開發高效能鉀離子電池負極方面進行了展望，並提出了可能的方向和途徑。

相關研究成果以題為“Architecture engineering of carbonaceous anodes for high-rate potassium ion batteries”發表在《Carbon Energy》上。

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論文原文線上發表於Carbon Energy

論文標題：

Architecture engineering of carbonaceous anodes for high-rate potassium ion batteries

論文網址：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cey2.99

DOI:10.1002/cey2.99