Capacidad Mejorada y Capacidad de Tasa del Carbono Duro Doblado con Nitrógeno/Oxígeno en Almacenamiento Capacitivo de Iones de Potasio

Se ha demostrado que la intercalación de iones de potasio en el grafito es factible, mientras que el rendimiento electroquímico de las baterías de iones de potasio (KIBs) sigue siendo insatisfactorio. Se necesita más esfuerzo para mejorar la capacidad específica mientras se mantiene una capacidad de tasa superior. Como intento, se introduce el carbono duro poroso jerárquico dopado con nitrógeno/oxígeno (NOHPHC) como ánodo en las KIBs mediante la carbonización y acidificación del precursor NH2-MIL-101(Al). Específicamente, el electrodo NOHPHC ofrece altas capacidades reversibles de 365 y 118 mA h g-1 a 25 y 3000 mA g-1, respectivamente. La retención de capacidad alcanza el 69.5% a 1050 mA g-1 durante 1100 ciclos. Las razones del mejorado rendimiento electroquímico, como la alta capacidad, buena estabilidad de ciclo y superior capacidad de tasa, son analizadas cualitativa y cuantitativamente. El análisis cuantitativo revela que mecanismos mixtos, incluyendo capacitancia y difusión, contribuyen al almacenamiento de K-iones, en el cual la capacitancia juega un papel más importante. Específicamente, el aumento del espacio interlaminar (0.39 nm) permite la intercalación de grandes iones de K, mientras que la alta superficie específica de ≈1030 m2 g-1 y el dopado dual de heteroátomos (N y O) son propicios para la adsorción reversible de iones de K.