王波/张迪AFM：金属纳米颗粒与含氧官能团协同，实现碳负极快速稳定储钾

碳材料表面接枝的含氧官能团（OFGs）可作为活性位点可逆地储存钾，同时有助于形成稳定的固态电解质界面层，从而提高容量和循环稳定性。然而，过量的OFGs会破坏导电性，从而导致电子转移电阻增加，进而造成倍率低下。

图1 材料制备及表征

河北科技大学王波、张迪等从理论上证明了嵌入的金属Co粒子可以与OFGs中的C-O-C分子协同作用，加速钾离子吸附（△E = -1.62 eV），并调节电子结构，从而保证高容量和高倍率。

有鉴于此，植入Co的O-掺杂碳得到了很好的应用，此外，作者发现热解温度可以有效调节Co含量和C-O-C比例。各种表征表明，引入的Co不仅显著提高了C-O-C对钾离子的吸附能力，而且催化了石墨碳的生成。

图2 Co@C-850样品的电化学性能

得益于这些优势（如吸附能力和导电性能的增强），最佳Co含量和C-O-C比例的样品具有254.7 mAh g^-1的高容量和优异的倍率能力（在2 A g^-1条件下为202.9 mAh g^-1），同时具有超过2000次循环的长循环稳定性，显著优于之前报道的大多数碳负极。

这项工作为应用金属纳米粒子和表面官能团物种的协同效应开发高性能钾离子电池提供了新的视角。

图3 全电池性能

Cobalt Nanoparticles Synergize with Oxygen-Containing Functional Groups to Realize Fast and Stable Potassium Storage for Carbon Anode. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202304753

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