Nanofibres de carbone poreuses codopées comme hôte pour le potassium métal dans des batteries K-ion non aqueuses

Le potassium métal est une alternative attrayante au lithium en tant qu'anode en métal alcalin pour les futurs systèmes de stockage d'énergie électrochimique. Cependant, l'utilisation du potassium métal est entravée par la croissance de dépôts défavorables (par exemple, les dendrites) et les changements de volume lors des cycles. Pour contourner ces problèmes, nous proposons la synthèse et l'application de nanofibres de carbone poreuses codopées à l'azote et au zinc qui agissent comme des hôtes pour le potassium métal. Ce matériau carboné poreux permet une infusion rapide de potassium (par exemple, -2) avec une forte teneur en potassium (par exemple, 97 % en poids) et un faible surpotentiel de nucléation du potassium (par exemple, 15 mV à 0,5 mA cm-2). Des mesures et analyses expérimentales et théoriques démontrent que les nanofibres de carbone induisent un dépôt uniforme de potassium au sein de leur réseau poreux et facilitent une morphologie sans dendrite durant les cycles de cellules asymétriques et symétriques. Fait intéressant, lorsque le matériau en carbone infusé de potassium est testé comme matériau d'électrode négative active en combinaison avec une électrode positive à base de soufre et une solution d'électrolyte non aqueuse dans la configuration de cellule à pièce, une tension de décharge moyenne d'environ 1,6 V et une capacité de décharge d'environ 470 mA h g-1 après 600 cycles à 500 mA g-1 et 25 °C sont atteintes.