【研究背景】

由于钾资源丰富和成本低廉，钾离子电池被认为是一种有前途储能器件。对于不需要高能量密度的场景或设备，钾离子电池可以补充或选择性地替代锂离子电池，以缓解锂资源的短缺。此外，钾离子电池具有较高的性价比，在大型储能系统中具有很大的应用潜力。然而，钾离子电池的进一步发展和应用仍面临着诸多挑战，当前亟需突破的瓶颈之一是其在高倍率下的容量急剧衰减的问题。研究表明，构建合理的碳质负极材料是设计高倍率钾离子电池的核心技术之一，电子导电性和离子导电性则是其中两个关键的参数。为了实现这两个参数之间的平衡，相关研究人员已经提出了许多碳质材料的结构和形态设计策略。基于此，华南农业大学梁业如教授联合西北工业大学徐飞副教授团队从材料的电子和离子传输理论出发，总结归纳了高倍率钾离子电池碳质负极材料的构建原理和最新研究进展。

【成果简介】

华南农业大学梁业如教授和西北工业大学徐飞副教授团队系统阐述了目前钾离子电池面临的主要挑战和碳质材料作为钾离子电池负极的优势，并进一步讨论了碳质负极材料的先进结构构建对钾离子电池高倍率性能实现的作用。他们首先阐述了负极材料的电子导电性和离子导电性这两个关键因素对钾离子电池高倍率性能的重要影响。在此基础上，详细介绍了近年来报道的关于碳质材料作为钾离子电池负极在实现高倍率性能方面的先进策略，这些策略包括碳微晶结构调控、杂原子掺杂、复合材料构建、纳米结构设计等。最后，在总结前人研究成果的基础上，对开发高性能钾离子电池负极方面进行了展望，并提出了可能的方向和途径。

相关研究成果以题为“Architecture engineering of carbonaceous anodes for high-rate potassium ion batteries”发表在《Carbon Energy》上。