Revealing the Charge Storage Mechanism in Porous Carbon to Achieve Efficient K Ion Storage

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作者
Mingchi Jiang,Ning Sun,Tianyu Li,Jiaxu Yu,Razium Ali Somoro,Mengqiu Jia,Bin Xu
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (32): e2401478-e2401478 被引量:32
标识
DOI:10.1002/smll.202401478
摘要

Constructing a porous structure is considered an appealing strategy to improve the electrochemical properties of carbon anodes for potassium-ion batteries (PIBs). Nevertheless, the correlation between electrochemical K-storage performance and pore structure has not been well elucidated, which hinders the development of high-performance carbon anodes. Herein, various porous carbons are synthesized with porosity structures ranging from micropores to micro/mesopores and mesopores, and systematic investigations are conducted to establish a relationship between pore characteristics and K-storage performance. It is found that micropores fail to afford accessible active sites for K ion storage, whereas mesopores can provide abundant surface adsorption sites, and the enlarged interlayer spacing facilitates the intercalation process, thus resulting in significantly improved K-storage performances. Consequently, PCa electrode with a prominent mesoporous structure achieves the highest reversible capacity of 421.7 mAh g-1 and an excellent rate capability of 191.8 mAh g-1 at 5 C. Furthermore, the assembled potassium-ion hybrid capacitor realizes an impressive energy density of 151.7 Wh kg-1 at a power density of 398 W kg-1. The proposed work not only deepens the understanding of potassium storage in carbon materials with distinctive porosities but also paves a path toward developing high-performance anodes for PIBs with customized energy storage capabilities.
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