AM: 一种由减少石墨化的中空碳纤维电极实现的双碳钾离子电容器

K+离子的尺寸很大（1.38 Å），这对实现钾存储设备的高动力学和长寿命提出了挑战。在这里，我们利用纤维状ZrO2膜作为反应模板来构建双碳K离子电容器。与石墨不同，ZrO2催化的石墨碳呈现出相对无序的层状排列，层间距扩大到0.378 nm，以适应K+的插入/提取。源于吡啶的氮位点可以在局部储存K离子，而不会破坏第一阶段石墨插层化合物（GIC）的形成。因此，掺氮中空石墨碳纤维的K+储存容量（主要在1 V以下）是商用石墨的1.5倍。利用中空碳纤维电极和作为隔膜的ZrO2纳米纤维膜组装了钾离子混合电容器。该电容器的功率高达40 000 W kg-1，满电时间为8.5 秒，在2 A g-1 的条件下循环5000 次后容量保持率为 93%，自放电率低至8.6 mV h-1。晶格扩展管状碳电极的可扩展性和高性能强调了实用钾离子电容器的进步。

图文简介

合成及关键结构特征

N-HGCF膜的结构分析

N-HGNF阳极的电化学性能

N-HGCF阳极的储钾机理

N-HPCF阴极的结构和电化学特性

N-HGCF阳极、ZrO2隔膜、N-HPCF阴极(记为N-HGCF//ZrO2//N-HPCF)的PIC电化学性能

论文信息

通讯作者：Hong Jin Fan， Huanwen Wang