قفص الكربون الجرافيتي كأنود مستقر وعالي الطاقة لبطاريات أيون البوتاسيوم

ملخص كجهاز ناشئ لتخزين الطاقة الكهروكيميائية، جذبت بطاريات أيون البوتاسيوم (PIBs) اهتمامًا متزايدًا نظرًا لوفرة الموارد وانخفاض تكلفة البوتاسيوم. تعتبر المواد القائمة على الجرافيت هي أكثر الأقطاب شيوعًا لبطاريات الليثيوم أيون التجارية، ولديها سعة منخفضة جدًا عند استخدامها كقطب لأنظمة أيون الصوديوم، لكنها تظهر سعات معقولة كأقطاب لبطاريات PIBs. ومع ذلك، فإن التطبيق العملي للمواد الجرافيتية في بطاريات PIBs يعاني من ضعف القدرة على الدوران، بسبب التوسع والانكماش الكبيرين بين الطبقات الناتج عن تداخل/إخراج أيونات البوتاسيوم. هنا، يتم الإبلاغ عن قفص كربون جرافيتي عالي (CNC) كأنود لبطاريات PIBs، والذي يظهر قدرة دورة ممتازة وسعة تفريغ استثنائية تبلغ 175 مللي أمبير ساعة غرام −1 عند 35 C. يتم الكشف عن آلية تخزين البوتاسيوم في CNC من خلال قياسات الفولتامية الدورية، وهي ناتجة عن تفاعلات الأكسدة والاختزال (تداخل/إخراج) وسعة الطبقة المزدوجة (الامتصاص/التحرر السطحي). توفر النتائج الحالية رؤى جديدة لتصميم الهيكل للمواد الجرافيتية كأقطاب في بطاريات PIBs وفهم تأثير سعة الطبقة المزدوجة في بطاريات أيون المعادن القلوية.