成果簡介
有限的鋰資源促進了新電池技術的探索。其中，鉀離子電池被認為是有前途的替代品。目前，商用石墨等碳基材料作為鉀離子電池負極顯示出良好的前景。然而，週期性 K +引起的體積膨脹和結構坍塌插拔嚴重製約了鉀離子電池的進一步發展和應用。本文，成都大學王清遠教授、孔清泉副教授等研究人員在《Carbon Energy》期刊發表名為“Hierarchical porous nitrogen, oxygen, and phosphorus ternary doped hollow biomass carbon spheres for high-speed and long-life potassium storage”的論文，研究一種利用成熟無柄馬勃為原料製備氮、氧、磷摻雜的空心碳球（NOP-PB）的新思路，並將其用作鉀離子電池的負極。
X射線光電子能譜、傅立葉變換紅外光譜和透射電子顯微鏡證實中空生物質碳球成功摻雜了N、O和P。進一步分析證明N、O和P三元摻雜擴大了層間距離石墨表面，並引入更多的缺陷位點。DFT計算同時證明摻雜結構的K吸附能有很大的提高。實心中空分級多孔結構緩衝鉀插入過程的體積膨脹，長時間迴圈後保持原有結構，促進鉀離子和電子的轉移。因此，NOP-PB負極表現出極其增強的電化學效能，包括高比容量、優異的長期穩定性和良好的倍率穩定性。
圖文導讀
圖1、氮氧磷三元摻雜中空生物質碳球（NOP-PBs）的製備流程圖
圖2、三元氮-氧-磷摻雜中空生物質碳顆粒（NOP-PB）的形態特徵。
圖3、NOP-PBs的結構特徵分析：（A）X射線衍射圖；(B) 拉曼光譜；(C) N 2吸附/解吸等溫線；(D) NOP-PB-2的孔徑分佈
圖4、NOP-PBs在半電池中作為鉀離子電池陽極的電化學效能
圖5、NOBCs 在半電池中作為鉀離子電池陽極的電化學效能
圖6、NOP-PB-2電極在200mAg -1下迴圈150次後的結構形態
圖7、吸附K +前後不同結構的DOS圖（A）和（B）。DOS，態密度；PDOS，狀態的投影密度
導師介紹：
王清遠，1965年生，博士，教授。主要研究方向：新型材料力學行為。現任成都大學校長、四川大學博導、四川省粉末冶金工程技術研究中心主任、四川省破壞力學與工程防災減災重點實驗室主任等。2014-2017年連續入選Elsevier釋出的通用工程領域中國高被引學者，獲2006年教育部自然科學獎一等獎(第一完成人)，2014年四川省自然科學類一等獎(第一完成人)。國家傑出青年基金獲得者，國務院學位委員會學科評議組成員，“新世紀百千萬人才工程”國家級人選，國務院政府津貼專家，教育部長江學者計劃創新團隊帶頭人。發表SCI論文100餘篇。申請發明專利20餘項，現主持國家自然科學基金重大專項、重點專案、面上專案，教育部長江學者計劃創新團隊專案等科研專案5項。
文獻：
https://doi.org/10.1002/cey2.157
