文档摘要：随着大规模储能系统需求的不断攀升,具有成本和资源优势的钾离子电池引起了广泛的关注.在实际应用中,硬碳因其来源广泛、价格低廉、环境友好、结构可调控性高等优点而被认为是钾离子电池最具潜力的负极材料之一.硬碳负极仍然面临比容量有限、嵌钾可逆性低、倍率性能差等问题.本文系统地总结了钾离子电池硬碳负极材料的研究进展,介绍了硬碳的微观结构特征以及电化学储钾行为,阐述了微观结构和储钾机理之间的构效关系.针对硬碳负极存在的挑战,本文总结提出了结构调控、杂原子掺杂、电解液优化等3种提升储钾性能的策略.对未来钾离子电池硬碳负极研究的发展方向进行了展望,包括新型材料设计、电解液设计优化和深入理解电极反应机制等方面,有助于推动钾离子电池硬碳负极材料的进一步发展.
Abstract：Withtherisingdemandforlarge-scaleenergystoragesystems,potassium-ionbatterieswithcostandresourceadvantageshaveattractedwidespreadattention.Inpracticalapplications,hardcarbonisconsideredtobeoneofthemostpromisinganodematerialsforpotassium-ionbatteriesduetoitsabundantresources,lowcost,environmentalfriendliness,highstructuraltunability,etc.However,todate,hardcarbonanodestillfaceschallengessuchaslimitedspecificcapacity,lowreversibilityofpotassiumintercalation,andpoorrateperformance.Tothisend,thispapersystematicallysummarizestheresearchprogressofhardcarbonanodematerialsforpotassium-ionbatteries,introducesthemicrostructuralcharacteristicsofhardcarbontogetherwithitselectrochemicalpotassiumstorageprocess,andelucidatesthestructure-activityrelationshipbetweenthemicrostructureandthepotassiumstoragemechanism.Subsequently,toaddressthechallengesofhardcarbonanode,thispapersummarizesandproposesthreestrategiestoenhancethepotassiumstorageperformance:structuremodulation,heteroatomdoping,andelectrolyteoptimization.Finally,thedevelopmentdirectionoffutureresearchonhardcarbonanodeforpotassiumionbatteriesisenvisioned,includingaspectssuchasnovelmaterialsdesign,newelectrolyteoptimization,andin-depthunderstandingoftheelectrodereactionmechanism,allofwhichcontributetopromotingfurtherdevelopmentofhardcarbonanodematerialsforpotassium-ionbatteries.
作者：张博 张贺贺 马妍姣Author：ZHANGBo ZHANGHehe MAYanjiao
作者单位：南京师范大学能源与机械工程学院,江苏南京210023
刊名：电力科技与环保
Journal：ElectricPowerEnvironmentalProtection
年，卷(期)：2024, 40(3)
分类号：TK02TM911.3
关键词：钾离子电池 硬碳负极 结构调控 杂原子掺杂 电解液优化
Keywords：potassium-ionbatteries hardcarbonanode structuremodulation heteroatomdoping electrolyteoptimization
机标分类号：TM911TM715TM614
在线出版日期：2024年7月19日
基金项目：南京师范大学科研启动经费钾离子电池硬碳负极材料研究进展[
期刊论文] 电力科技与环保--2024, 40(3)张博 张贺贺 马妍姣随着大规模储能系统需求的不断攀升,具有成本和资源优势的钾离子电池引起了广泛的关注.在实际应用中,硬碳因其来源广泛、价格低廉、环境友好、结构可调控性高等优点而被认为是钾离子电池最具潜力的负极材料之一.硬碳负极仍...参考文献和引证文献
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关键词：钾离子电池,硬碳负极,结构调控,杂原子掺杂,电解液优化,
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