碳质材料被认为是钾离子电池负极材料的潜在候选者。然而，经典碳材料的倍率性能和循环稳定性仍远不能令人满意。近日，华南理工大学材料科学与工程学院严玉蓉教授团队与化学与化工学院吴松平副教授团队合作，在Batteries & Supercaps期刊上发表题为“Sulfur/Nitrogen Co-Doped In-Plane Porous Carbon Nanosheets as Superior Anode of Potassium-Ion Batteries”的论文，研究利用一种简便且低成本的策略来精确合成具有鱼网状微结构的硫/氮共掺杂面内多孔碳纳米片（SN-CNSs）。

该研究通过多尺度模板的方法巧妙地生成了分级多孔结构。重要的是，过渡{attr}3208{/attr}（即铁）的催化作用倾向于引发围绕它们的碳晶格产生低温石墨化。将铁纳米颗粒洗去后，最终形成了具有均匀分布的纳米孔的碳纳米片。

在该工作中采用一种简便且低成本的策略来生成具有互连碳片网络、面内多孔和硫/氮共掺杂的碳纳米片。多尺度模板方法和低温石墨化的结合获得了多尺度多键合的部分石墨化碳材料。精心设计的面内多孔结构和相互连接的碳片网络可以加速钾离子的扩散，缓解充放电过程中的体积膨胀，并提供足够的活性位点。结果，SN-CNSs在1 A g^-1的电流密度下，经过4500次循环后提供了248 mAh g^-1的高可逆容量，在5 A g^-1下循环4000圈后提供了137.3 mAh g^-1的优异倍率容量。密度泛函理论计算（DFT）进一步验证了S/N共掺杂在SN-CNSs材料中对钾离子吸附/扩散的促进作用。如此优异的性能表明SN-CNSs具有成为钾离子电池优良负极的巨大潜力。

论文信息：

Sulfur/Nitrogen Co-Doped In-Plane Porous Carbon Nanosheets as Superior Anode of Potassium-Ion Batteries

Guilan Li, Dr. Anding Xu, Fulan Zhong, Chuyun Huang, Hao Sun, Prof. Zhiguang Xu, Prof. Songping Wu, Prof. Yurong Yan

Batteries＆Supercaps

DOI: 10.1002/batt.202100379