大规模、低成本、长循环寿命、高容量的钾离子电池（PIB）负极的合成一直具有挑战性。

近日，受生物细胞结构的启发，湖南大学鲁兵安教授，中南大学周江教授报道了一种类生物细胞的碳微球材料（BCCs），并将其用作PIB负极。

文章要点

1）研究人员将三聚氰胺前驱体在马弗管炉中加热以制备C₃N₄中间体。然后，将中间体和钴金属催化剂放入管式炉中，在流动的Ar中加热至800 ℃，保温2 h，然后自然冷却至室温。最后，将产物在盐酸中刻蚀，除去金属催化剂，得到BCCs。

2）BCCs由高度石墨化的碳片和碳纳米管组成。碳纳米管连接BCCs的内部与外部，提供了大量的离子通道，大量的离子通道增加了离子的扩散路径，提高了传输速率。而BCCs内部空间为钾离子插入石墨引起的体积变化提供了缓冲，胞状膜的碳壳对内部材料和整体结构起到保护和支撑作用，极大地提高了PIB的循环稳定性。

3）实验结果显示，BCC基电极在500 mA g^-1的电流密度下，可循环2100次，循环稳定容量为226 mAh g^-1，在100 mA g^-1的电流密度下，可连续运行15个月以上，表现出优异的循环稳定性。

这一策略为未来新型仿生电池材料的设计和制造提供了一条新的途径，并促进了跨学科的协作研究。

Hongbo Ding, Jiang Zhou, Apparao M Rao, Bingan Lu, Cell-like-carbon-micro-spheres for robust potassium anode, National Science Review, , nwaa276

DOI：10.1093/nsr/nwaa276

https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa276