田爽博士在《Rare Metals》上发表研究论文

近日，我院2020级硕士研究生周宇在储能领域取得重要进展，相关成果以“Phosphorus/nitrogen co-doped hollow carbon fibers enabling high-rate potassium storage”为题，发表在期刊《Rare Metals》上。周宇为第一作者，周通副教授和田爽博士为通讯作者，我院为第一通讯单位。原文链接：https://doi.org/10.1007/s12598-023-02326-9。

钾离子混合电容器（PIHCs）综合了电池和超级电容器的优点，表现出良好的能量密度和高功率密度。然而，电池型负极的低倍率性能和较差的循环稳定性阻碍了其实际应用。在此，通过简单的模板方法制备了磷/氮共掺空心碳纤维（P-HCNFs）。稳定的葡萄状结构具有连续和相互连接的空腔结构，是缩短离子传输和缓解体积膨胀的理想框架，而P原子和内在N原子的引入可以创造丰富的外在/内在缺陷和额外的活性位点，减少K⁺扩散障碍，提高电容控制的能力。P-HCNFs在0.1 A·g⁻¹时提供了310 mAh·g⁻¹的高比容量，具有显著的超高倍率性能（50 A·g⁻¹时为140 mAh·g⁻¹），并且在10 A·g⁻¹时循环10000次后保持了87%的惊人容量。正如预期的那样，组装后的PIHCs呈现出高能量密度（在378.0 W·k g⁻¹时为115.8 Wh·k g⁻¹），并在20000次循环后保持91%的出色容量。这项工作不仅显示了利用杂原子掺杂和结构设计策略来提高储钾能力的巨大潜力，而且还为推进高能量PIHCs器件的实用化铺平了道路。