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《稀有金属(英文版)》发表软碳高容量钾离子存储机制的固体核磁共振谱研究

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《稀有金属(英文版)》于2022年8月上线文章《软碳高容量钾离子存储机制的固体核磁共振谱研究》,本文由中国科学院大连化学物理研究所研究员彭章泉课题组完成,研究发现了软碳湍层结构中的碳层重排⾏为。

碳材料对于实现钾离子电池至关重要。当前,人们对各种碳材料的储钾机制的认识并不充分,这一领域的研究有待加强。文章采用了固体13C核磁共振波谱联合拉曼与XRD等技术以定量剖析软碳的储钾反应机制。研究结果表明:K+插入软碳时,首先诱导原始的局域无序排布的碳层向短程有序堆积的碳层转变;随后,钾离子持续嵌入到重排的局域有序碳结构中,最终生成纳米KC8相。此外,制备出的软碳表现出了优异的性能,实现了低于0.3 V的中值电压、高达322 mAh·g-1的可逆容量。

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这些结果揭示了作为软碳主要成分的无序堆积碳可以有效地储存钾。这种钾存储点与有序堆积碳和缺陷是软碳实现322 mAh·g-1的显著可逆容量的关键因素。同时,调整无序和局部有序堆积的碳层结构对于优化性能非常重要。

无序堆积碳层、局部有序堆积碳层以及缺陷中的储钾位点是软碳高储钾能力的重要本征因素。软碳中的湍层结构是决定其电化学行为的关键,调整局部结构,包括局域无序排布的碳层和短程有序堆积的碳层,是进一步提升钾离子电池性能的关键。

《稀有金属(英文版)》由中国有色金属学会、有研科技集团有限公司主办,有科期刊出版(北京)有限公司出版。目前被SCIE,EI,CSA,CAS,SCOPUS等国际著名检索系统或数据库列为收录源期刊,最新JCR影响因子4.003,位于国际冶金工程类Q1区。致力于出版和传播稀有金属领域高水平研究成果,建立科学家和工程师之间的沟通平台学。报道内容涵盖了稀有金属和有色金属选矿、冶炼、合金加工、材料研制和理化分析测试等方面的科研成果以及稀有金属在新材料(包括超导体、半导体、化合物和陶瓷)中的应用。该刊是中国科技期刊卓越行动计划入选期刊,中国科技期刊国际影响力提升计划项目入选期刊,首届“百强报刊”入选期刊,中国最具国际影响力学术期刊(连续十年),“第六届中国科协优秀科技论文遴选计划”入选期刊。

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