Verankerung von multi-koordinierten Bismutatomsitern auf honigwabenähnlichen Kohlenstoffstäben zur Erreichung einer fortschrittlichen Kal speicherung

Zusammenfassung Kohlenstoffhaltige Materialien sind bekannt für ihre hohe Leitfähigkeit und anpassungsfähigen Strukturen, was sie zu potenziellen Kandidaten für Kalium-Ionen-Batterien (PIBs) macht. Dennoch ist ihre Anwendung aufgrund von Herausforderungen wie begrenzter Kaliumspeicherung und langsamer Kinetik eingeschränkt. Zur Lösung dieser Probleme präsentiert diese Studie ein neuartiges Verfahren, indem Stickstoff-Sauerstoff-koordinierte Bismutatomsitze auf honigwabenähnlichen Kohlenstoffstäben verankert werden, die als Bi-N 4 -O 2 @HCR bezeichnet werden. Dies zielt darauf ab, die PIB-Leistung durch Ausnutzung der Stärken kohlenstoffhaltiger Materialien zu verbessern und ihre Einschränkungen zu mindern. Durch umfassende Experimente und theoretische Simulationen wurde festgestellt, dass Bi-N 4 -O 2-Sitze die Kaliumspeicherung anreichern und die Migration von Kaliumionen erleichtern, was die Transporteffizienz und Reaktionskinetik verbessert. Die resultierende Anode zeigte eine schnelle und langlebige Kaliumspeicherung mit einer bemerkenswerten Kapazität von 190,7 mAh g −1 bei 30 A g −1 und hielt 192,2 mAh g −1 über 4200 Zyklen bei 5 A g −1, wodurch sie viele bestehende Kohlenstoffanoden übertraf. Darüber hinaus zeigte sie in Vollzelltests eine hervorragende Leistungsfähigkeit und extrem lange Lebensdauer mit bis zu 8000 Zyklen bei einer stabilen Kapazität von 88,9 mAh g −1 bei 5 A g −1. Diese Forschung unterstreicht die Bedeutung der Integration einzigartiger Metallsitze auf Kohlenstoffsubstraten zur Fortschritt der Batterietechnologie.