麦立强/郭彦炳等EnSM：超过380天！长寿命钾离子电池

开发具有多维离子传输通道的负极材料，特别是克服钾离子（K⁺）大半径引起的体积膨胀大和离子扩散动力学缓慢，是提高钾离子存储性能的关键。基于此，武汉理工大学麦立强教授和华中师范大学郭彦炳教授等人报道了一种基于石墨炔（GDY）的化学键的自可逆转化，以自调节离子传输通道。此外，GDY具有优异的钾（K）储存性能，具有高容量、出色的循环稳定性（稳定循环超过380天，高达202 mAh g^-1的可逆容量，每循环衰减仅0.012%，具有99.5%的高库仑效率（CE））和快速的离子/电子传输动力学。

通过DFT计算，作者研究了GDY的钾储存模型和自调节离子通道的影响机制。作者计算出K原子在二乙基不同位置或苯环K-吸附结构上方的吸附能（Ea）分别为-1.77 eV、-1.79 eV和-1.94 eV，以此来评价K-吸附能力。三角形孔中心与K的相互作用较强（-2.66 eV），是较有利的吸附位点。

通过计算电子密度差来分析吸附K原子的成键特性。在这三种结构中，在被吸附的K原子附近可以观察到明显的电荷耗尽，表明电荷从被吸附的K原子转移到邻近的C原子上。电荷积累更多的二炔键的中间分子平面，可能会进一步确认功能化sp-C存储K。因此，可以得出K在离子通道中电荷转移较少的结论，证明了较低的平面外输运势垒，增强了离子扩散动力学。

Molecular carbon skeleton with self-regulating ion-transport channels for long-life potassium ion batteries. Energy Storage Mater., 2023, DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102975.

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麦立强/郭彦炳等EnSM：超过380天！长寿命钾离子电池

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