二维介孔碳负极

高能量高功率

通过调控微观结构，在保持高功率密度的同时提升钾离子电容器的能量密度。

高静 · Qin, Yuying · 石元昌 · 王成祥 · 张志薇 · Zhang, Jing · Sun, Jinfeng · 李涛 · 尹龙卫 · 王儒涛

ACS Nano 2024

具体参数

能量密度

{'zh': '113', 'en': '113'} Wh kg⁻¹

功率密度

{'zh': '51,000', 'en': '51,000'} W kg⁻¹

技术优势

能量密度高

优化负极微观结构，使钾离子电容器能量密度达到113 Wh kg⁻¹，超过多数碳基负极器件。

功率密度高

在保持高能量的同时，功率密度高达51,000 W kg⁻¹，适合快速充放电场景。

负极电压窗口拓宽

通过提高低电位区的容量贡献，使负极在更低电位下工作，从而让多孔碳正极可以在更宽的电化学窗口内运行，存储更多电荷。

机理明确

揭示了杂原子含量促进表面驱动K⁺存储，石墨化程度促进插层存储，为微观结构设计提供指导。

应用场景

• 钾离子电容器：用作负极材料，实现高能量与高功率兼得的钾离子电容器。
• 高功率储能：提供51 kW kg⁻¹级功率密度，满足快速充放电需求。
• 碳基负极：以硬模板法合成二维介孔碳，调控微观结构优化K⁺存储。