是，软碳的循环稳定性较差以及容量衰减较快的缺点有待进一步提高。等人将苝四甲酸二酐 (PTCDA)热解合成了软碳，该材料用作钠离子电池的负极材料时容量保持良好，在1000mAg 电流密度下、240次循环后其容量仍保持在120mAhg。Mai等人B制备了一种多晶半空心微棒型 软碳，将其作为钾离子电池负极材料进行测试时，显示出了长循环寿命、良好的倍率性能和优异的 可逆容量。这种半空心结构的内部是由许多纳米片及空腔构成，这使得电极-电解质间的接触面积 增加，同时也缩短了K+的扩散距离，体积变化大的问题也得到了相应的改善。与此同时，在K*嵌 入/脱出的过程中提供了稳定的骨架和可逆的晶体结构。 硬碳为高分子聚合物的高温热解所得，且其在2500℃以上也很难石墨化。与石墨相比，结构 无序的硬碳具有更大的层间距，且其孔隙丰富、其比表面积相对较大，更有益于钠离子、钾离子等 大型碱金属离子被容纳，且不会发生结构坍塌及体积的大面积膨胀现象，可承受较大的体积变化。 此外，硬碳作为电极材料时具有比容量大、循环寿命长和安全性能好等优点3，J等人首次对硬 碳微球(HCSs)作为钾离子电池和钠离子电池负极材料的性能进行了比较。研究表明，与钠离子 电池相比，硬碳微球在钾离子电池中的倍率性能更加优越。Chen等人[oI通过直接热解相互交织的 分级多孔甲壳类生物质材料制备了多孔氮掺杂硬碳微球，制备过程如图3所示。获得的氮掺杂碳微 球具有较高的比表面积和分层多孔结构，提高了微球对钾离子的吸附能为和电子离子电导率，同 时也使电化学性能更加出色。在72C下的可逆比容量为154mAhg,并且在4000个循环后，没有 明显的容量衰减(1.8C下180mAhg)。 resource Chitin solutior hit ulsior issolution NaOH/urea Chitin ch Ision drople Carbonizing Ha/Ar N-doped Carbon microsphere Chitin microsphere 3 分层多孔氮掺杂碳微球作为钾离子电池负极材料的示意图 Fig.3 Schematic illustfation or the large-scale fabrication of hierarchically porous nitrogen-doped carbon microspheres as anode material in KIBs40 尽管软碳？硬碳用作钾离子电池负极材料具有很大的前景，但部分特性仍有待提升，比如：软 碳循环稳定性较羞、 容量衰减较快：硬碳的离子传输速率较慢、倍率性能差。为了使碳负极材料的 这些问题得到改善，ⅱ等人将硬碳和软碳按82的质量比混合，得到了一种软硬复合碳。这种复 合碳材料集软碳和硬碳的优点于一身，不仅提高了循环稳定性，又表现出了更高的倍率性能。因此， 可以通过不同的结构设计，对软碳和硬碳的优势进行充分利用，使钾离子电池系统在大规模的实际 应用中得以充分发挥潜力。 此外，活性炭和石墨烯等材料作为优异的储钾负极。例如，Ti等人2采用高温退火的工艺方 式将石墨转化成为活性炭，并将氢氧化钾作为刻蚀剂。研究发现，在氢氧化钾刻蚀后石墨粒径从几 微米减小到几纳米，颗粒表面的许多大碳片被粉碎成许多小碎片，同时，在碳层上产生了更多的钾 离子传输界面。另外，活性炭被蚀刻后的层间距能达到0.335nm,局部甚至可以达到0.358nm,这 有利于钾离子的嵌入与脱出。经计算，钾离子在活性炭中的扩散系数是活化前的7倍，并且在100是，软碳的循环稳定性较差以及容量衰减较快的缺点有待进一步提高。Ji 等人[36]将苝四甲酸二酐 （PTCDA）热解合成了软碳，该材料用作钠离子电池的负极材料时容量保持良好，在 1000 mA·g -1 电流密度下、240 次循环后其容量仍保持在 120 mAh·g -1。Mai 等人[37]制备了一种多晶半空心微棒型 软碳，将其作为钾离子电池负极材料进行测试时，显示出了长循环寿命、良好的倍率性能和优异的 可逆容量。这种半空心结构的内部是由许多纳米片及空腔构成，这使得电极-电解质间的接触面积 增加，同时也缩短了 K +的扩散距离，体积变化大的问题也得到了相应的改善。与此同时，在 K +嵌 入/脱出的过程中提供了稳定的骨架和可逆的晶体结构。 硬碳为高分子聚合物的高温热解所得，且其在 2500 ℃以上也很难石墨化。与石墨相比，结构 无序的硬碳具有更大的层间距，且其孔隙丰富、其比表面积相对较大，更有益于钠离子、钾离子等 大型碱金属离子被容纳，且不会发生结构坍塌及体积的大面积膨胀现象，可承受较大的体积变化。 此外，硬碳作为电极材料时具有比容量大、循环寿命长和安全性能好等优点[38]。Ji 等人[39]首次对硬 碳微球（HCSs）作为钾离子电池和钠离子电池负极材料的性能进行了比较。研究表明，与钠离子 电池相比，硬碳微球在钾离子电池中的倍率性能更加优越。Chen 等人[40]通过直接热解相互交织的 分级多孔甲壳类生物质材料制备了多孔氮掺杂硬碳微球，制备过程如图 3 所示。获得的氮掺杂碳微 球具有较高的比表面积和分层多孔结构，提高了微球对钾离子的吸附能力和电子/离子电导率，同 时也使电化学性能更加出色。在 72 C 下的可逆比容量为 154 mAh·g -1，并且在 4000 个循环后，没有 明显的容量衰减(1.8 C 下 180 mAh·g -1)。 图 3 大规模制备分层多孔氮掺杂碳微球作为钾离子电池负极材料的示意图[40] Fig.3 Schematic illustration for the large-scale fabrication of hierarchically porous nitrogen-doped carbon microspheres as anode material in KIBs [40] 尽管软碳、硬碳用作钾离子电池负极材料具有很大的前景，但部分特性仍有待提升，比如：软 碳循环稳定性较差、容量衰减较快；硬碳的离子传输速率较慢、倍率性能差。为了使碳负极材料的 这些问题得到改善，Ji 等人[41]将硬碳和软碳按 8:2 的质量比混合，得到了一种软硬复合碳。这种复 合碳材料集软碳和硬碳的优点于一身，不仅提高了循环稳定性，又表现出了更高的倍率性能。因此 ， 可以通过不同的结构设计，对软碳和硬碳的优势进行充分利用，使钾离子电池系统在大规模的实际 应用中得以充分发挥潜力。 此外，活性炭和石墨烯等材料作为优异的储钾负极。例如，Tai 等人[42]采用高温退火的工艺方 式将石墨转化成为活性炭，并将氢氧化钾作为刻蚀剂。研究发现，在氢氧化钾刻蚀后石墨粒径从几 微米减小到几纳米，颗粒表面的许多大碳片被粉碎成许多小碎片，同时，在碳层上产生了更多的钾 离子传输界面。另外，活性炭被蚀刻后的层间距能达到 0.335 nm，局部甚至可以达到 0.358 nm，这 有利于钾离子的嵌入与脱出。经计算，钾离子在活性炭中的扩散系数是活化前的 7 倍，并且在 100 录用稿件，非最终出版稿