面對全球碳中和的目標，鈉離子電池和鉀離子電池的量產受到負極材料容量低、動力學差的嚴重制約。 由于Na+和K+的體積較大，目前的石墨碳表現出低而慢的電荷儲存動力學，阻礙了其進一步的應用。
鑒于以上問題，中北大學王慧奇團隊和中國科學院山西煤炭化學研究所陳成猛研究員通過將硼原位摻雜到碳納米籠中，制備了促進Na+和K+存儲的新型BCxO3-x納米籠(BCNCs)。 由于硼原子的缺電子特性，BCNCs具有薄壁的中空結構和豐富的電子缺陷，具有良好的電化學穩(wěn)定性和超高的Na+/K+存儲能力。 0.1 A g-1的BCNC陽極在1000次循環(huán)后提供177 mAh g-1的高容量，在500次循環(huán)后提供212 mAh g-1的高容量。 密度泛函理論計算證實，電子缺陷有助于Na+和K+的強吸附能，在0.05 A g-1下分別達到769 mAh g-1和2493 mAh g-1的超高可逆容量。 動力學分析表明，電子缺陷提供了額外的離子吸附位點，增加了贗電容電荷存儲容量，導致鈉/鉀與基體之間顯著的電荷轉移。 該研究為高性能負極材料的設計提供了重要的指導。 相關研究成果于6月9日發(fā)表在國際知名期刊《Materials Chemistry Frontiers》。
DOI https://doi.org/10.1039/D2QM00372D