Engineering Se/N Co‐Doped Hard CNTs with Localized Electron Configuration for Superior Potassium Storage

材料科学 阳极 兴奋剂 离子 共价键 电化学 重量分析 纳米技术 解吸 电子 吸附 化学工程 光电子学 电极 有机化学 物理化学 化学 量子力学 物理 工程类
作者
Da Xu,Qilin Cheng,Petr Sáha,Yanjie Hu,Ling Chen,Hao Jiang,Chunzhong Li
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:33 (5) 被引量:34
标识
DOI:10.1002/adfm.202211661
摘要

Abstract The earth‐abundant hard carbons have drawn great concentration as potassium‐ion batteries (KIBs) anode materials because of their richer K‐storage sites and wider interlayer distance versus graphite, but suffer from a low electrochemical reversibility. Herein, the novel Se/N co‐doped hard‐carbon nanotubes (h‐CNTs) with localized electron configuration are demonstrated by creating unique NSeC covalent bonds stemmed from the precise doping of Se atoms into carbon edges and the subsequent bonding with pyrrole‐N. The strong electron‐donating ability of Se atoms on d‐orbital provides abundant free electrons to effectively relieve charge polarization of pyrrole‐N‐C bonds, which contributes to balance the K‐ion adsorption/desorption, therefore greatly boosting reversible K‐ion storage capacity. After filtering into self‐standing anodes with weights of 1.5–12.4 mg cm −2 , all of them deliver a high reversible gravimetric capacity of 341 ± 4 mAh g −1 at 0.2 A g −1 and a linear increasing areal capacity to 4.06 mAh cm −2 . The self‐standing anode can still maintain 209 mAh g −1 at 8.0 A g −1 (93.3% retention) for a long period of 2000 cycles with a constant Se/N content.
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