氮掺杂碳包覆碳纤维复合负极

体积容量突破 510 mAh cm⁻³

通过原位界面包覆与氮掺杂协同构建非晶-短程弯曲石墨层复合结构，同时提供快速钾离子传输通道与体积膨胀缓冲空间。

Xiong, Shuangsheng · Gao, Yuan · 李志平 · Wang, Chen · Shuo, Wang · 李争 · 侯莉 · 高发明

Advanced Science 2024

参数信息

可逆体积容量

510.2 mAh cm⁻³

质量容量

294.9 mAh g⁻¹

首次库仑效率

69.3 %

技术优势

体积容量高

非晶域和短程弯曲石墨层提供了充足的钾离子存储空间，使材料在 100 次循环后仍保持 510.2 mAh cm⁻³ 的体积容量。

倍率和循环提升

丰富的电化学活性位点和快速钾离子/电子传输路径缩短了扩散距离，促进了钾离子的快速嵌入脱出。

机制清晰

通过原位分析和第一性原理计算，揭示了钾离子在该材料中遵循“吸附-嵌入-嵌入”模型，为设计提供理论依据。

应用场景

• 钾离子电池负极：解决石墨负极循环和倍率差的痛点，提供高体积容量的碳基替代方案。
• 高体积能量密度储能：体积容量达 510.2 mAh cm⁻³，直接提升电芯总能量密度。
• 快充负极材料：快速钾离子传输路径和短扩散距离支持高倍率充放电。
• 碳基复合材料：通过原位包覆与氮掺杂调控石墨化程度，兼顾容量与结构稳定性。