Lignite‐Based Hierarchical Porous C/SiOx Composites as High‐Performance Anode for Potassium‐Ion Batteries

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作者
Zexu Yang,Shouwang Zhao,Rongji Jiao,Gengyu Hao,Yunying Liu,Wenxiu He,Jingwei Chen,Guixiao Jia,Jinlong Cui,Shaohui Li
出处
期刊:Energy & environmental materials 卷期号:7 (4) 被引量:3
标识
DOI:10.1002/eem2.12674
摘要

Silicon oxide (SiO x , 0 < x ≤ 2) has been recognized as a prominent anode material in lithium‐ion batteries and sodium‐ion batteries due to its high theoretical capacity, suitable electrochemical potential, and earth abundance. However, it is intrinsically poor electronic conductivity and excessive volume expansion during potassiation/depotassiation process hinder its application in potassium‐ion batteries. Herein, we reported a hierarchical porous C/SiO x potassium‐ion batteries anode using lignite as raw material via a one‐step carbonization and activation method. The amorphous C skeleton around SiO x particles can effectively buffer the volume expansion, and improve the ionic/electronic conductivity and structural integrity, achieving outstanding rate capability and cyclability. As expected, the obtained C/SiO x composite delivers a superb specific capacity of 370 mAh g −1 at 0.1 A g −1 after 100 cycles as well as a highly reversible capacity of 208 mAh g −1 after 1200 cycles at 1.0 A g −1 . Moreover, the potassium ion storage mechanism of C/SiO x electrodes was investigated by ex‐situ X‐ray diffraction and transmission electron microscopy, revealing the formation of reversible products of K 6.8 Si 45.3 and K 4 SiO 4 , accompanied by generation of irreversible K 2 O after the first cycle. This work sheds light on designing low‐cost Si‐based anode materials for high‐performance potassium‐ion batteries and beyond.
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