碳质材料具有成本低、K+插层/脱层可逆性好等优点，非常适合作为钾离子电池（KIBs）负极材料。尽管实现其在倍率、容量和稳定性方面具有令人满意的电化学性能极具吸引力，但同时也充满挑战性。

近日，北京航空航天大学王伟教授，河北科技大学Qiujun Wang报道了成功地合成了一种用于KIBs先进负极的氮掺杂的非晶碳/石墨耦合多面体微框架（NCM）。

文章要点

1）石墨起到快速电子通道的作用，而非晶碳可以容纳更多的K⁺，并适应体积的变化，从而提高了其倍率、容量和稳定性等性能。此外，研究了K+插层后的von Mises应力分布，并通过有限元方法论证了体积变化引起的应变优化过程。

2）NCM负极具有较大的层间距（0.368 nm）、丰富的活性中心和高度可及的表面，从而表现出高可逆容量（358.4 mAh g⁻¹）、优异的倍率性能（容量在0.368 mA g⁻¹下达到272.2 mAh g⁻¹）和优异的循环性能（在2000 mA g⁻¹下1800次循环后，容量为189.5 mAh g⁻¹）。此外，基于钾普鲁士蓝（KPB）/ NCM，研究人员成功地组装了K⁺离子全电池，具有高能量密度（177.6 Wh kg^-1）和良好的循环稳定性。

参考文献

Bo Wang , Fei Yuan , Qiyao Yu , Wen Li , Huilan Sun , Lupeng Zhang , Di Zhang , Qiujun Wang , Feili Lai , Wei (Alex) Wang , Amorphous carbon/graphite coupled polyhe-dral microframe with fast electronic channel and enhanced ion storage for potassium ion batteries, Energy Storage Materials (2021)

DOI：10.1016/j.ensm.2021.03.021

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.03.021