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(a) b 10 352 40 200 (c) h 1a 圆1(a)在O.1C电流密度下的第一圈恒流充放电曲线;(b)第一圈循环中特定荷电状态的非原位XRD表征;(c) 钾离子嵌入石墨后形成的钾层间化合物的结构杀意图阀 Fig.1 (a)First-cycle galvanostatic charge and discharge profiles at 0.1C:(b)Ex sin XRD for selected states of charge in the first-cycle;(c)Structure diagrams of different K-GICs,side view(top row)and topview(bottom row) J等人首次报道了石墨的电化学储钾性能。非原位X线衍射(XRD)结果(图1)表明钾 离子在嵌入石墨负极的过程中存在着三个阶段,依次为KC6(stage-Ⅲ)、KC24(stage-Ⅱ)和 KC8(stag©I)。最终KC8产物电压平台要高于钾金属的沉积电压,这使得枝晶形成所引起的安全 问题能够得到减轻。钾脱出后石墨的XD峰变宽,的射峰强度会降低,表明在整个钾离子嵌入/脱 出过程中石墨的结构受到一定程度的破坏,这将影响石墨的循环性能。 Hu等人P四提出并验证了另一种钾离予嵌入石墨的过程阶段分别为:C→KC24(stage Ⅲ)→KCi6(stage-.Ⅱ)→KCg(stage-.)。这也说明钾离子在石墨材料中嵌入脱出机制仍需进一步 探究,进而为石墨负极材料的改性提供理论指导依据。 Lu等人四更新了可逆钾的石墨插层化合物(K-GC)的分期过渡路线,并通过实验和理论计 算相结合发现了KC的形成。《藏入石墨的过程进一步描述为C→KCo→KC4→KC6→KC2 KC6→KCs。通过结合DFT社第,化学计量式为KC6(KCss)的新中间体被鉴定。此外,还发 现K扩散系数与化学计个突出了K*嵌入途径的多样性,并证明了K-GIC用于钾离子电池的 巨大可行性。 J等人合成了×秒新型结构的碳一多纳米晶石墨,这种材料在纳米尺度上具有无序性,但在 原子尺度上却是严格有序的,这使得多纳米晶石墨用作钾离子电池负极材料时具有优越的长循环性 能。石墨循环分40次之后的容量保持率仅维持在6%,与之相比,多纳米晶石墨在240次循环后 的容量保持率可以达到50%。此外,Feg等人报道了膨胀石墨(EG)作为一种优良的钾离子电 池负极材料,以促进商业化和低成本可用石墨的应用,并改善了其电化学性能。发现膨胀石墨具有 导电性好、层间距大以及扩散系数大等优点。这些优异的特性使得其作为钾离子电池的负极材料时, 在200mAg的电流密度下、500次循环后的库仑效率能够接近100%,几乎没有容量的衰减。除此 之外,也可以采用球磨的方法对传统片状石墨结构进行改性来提高电化学性能阿。球磨后的石墨尺 寸减小,表面缺陷增多,在一定程度上有助于提高电化学性能。最近,Rahman等人Po报道了一种 低能液相球磨改性球磨后得到薄片状石墨,由于表面积的增加,电化学性能得到大大的提升,在 100mAg电流密度下循环500次后具有227mAhg的高可逆容量:在4Ag时的容量为226 mAhg。 虽然在多纳米晶石墨、膨胀石墨和球磨合成石墨等结构的调节方面取得了一定的进展,但为了图 1 (a)在 0.1 C 电流密度下的第一圈恒流充放电曲线;(b)第一圈循环中特定荷电状态的非原位 XRD 表征;(c) 钾离子嵌入石墨后形成的钾层间化合物的结构示意图[13] Fig.1 (a) First-cycle galvanostatic charge and discharge profiles at 0.1 C; (b) Ex situ XRD for selected states of charge in the first-cycle; (c) Structure diagrams of different K-GICs, side view(top row) and top view(bottom row)[13] Ji 等人[13]首次报道了石墨的电化学储钾性能。非原位 X 射线衍射(XRD)结果(图 1)表明钾 离子在嵌入石墨负极的过程中存在着三个阶段,依次为 KC36(stage-Ⅲ)、KC24(stage-Ⅱ)和 KC8(stage-I)。最终 KC8产物电压平台要高于钾金属的沉积电压,这使得枝晶形成所引起的安全 问题能够得到减轻。钾脱出后石墨的 XRD 峰变宽,衍射峰强度会降低,表明在整个钾离子嵌入/脱 出过程中石墨的结构受到一定程度的破坏,这将影响石墨的循环性能。 Hu 等人[21]提出并验证了另一种钾离子嵌入石墨的过程 阶段分别为: C→KC24(stage- Ⅲ)→KC16(stage-Ⅱ)→KC8(stage-I)。这也说明钾离子在石墨材料中嵌入脱出机制仍需进一步 探究,进而为石墨负极材料的改性提供理论指导依据。 Liu 等人[22]更新了可逆钾的石墨插层化合物(K-GIC)的分期过渡路线,并通过实验和理论计 算相结合发现了 KC60 的形成。K +嵌入石墨的过程进一步描述为 C↔KC60↔KC48↔KC36↔KC24/ KC16↔KC8。通过结合 DFT 计算,化学计量式为 KC16(K1*3C8*6)的新中间体被鉴定。此外,还发 现 K +扩散系数与化学计量相关,突出了 K +嵌入途径的多样性,并证明了 K-GIC 用于钾离子电池的 巨大可行性。 Ji 等人[23]合成了一种新型结构的碳—多纳米晶石墨,这种材料在纳米尺度上具有无序性,但在 原子尺度上却是严格有序的,这使得多纳米晶石墨用作钾离子电池负极材料时具有优越的长循环性 能。石墨循环了 140 次之后的容量保持率仅维持在 6%,与之相比,多纳米晶石墨在 240 次循环后 的容量保持率可以达到 50%。此外,Feng 等人[24]报道了膨胀石墨(EG)作为一种优良的钾离子电 池负极材料,以促进商业化和低成本可用石墨的应用,并改善了其电化学性能。发现膨胀石墨具有 导电性好、层间距大以及扩散系数大等优点。这些优异的特性使得其作为钾离子电池的负极材料时 , 在 200 mA·g -1的电流密度下、500 次循环后的库仑效率能够接近 100%,几乎没有容量的衰减。除此 之外,也可以采用球磨的方法对传统片状石墨结构进行改性来提高电化学性能[25]。球磨后的石墨尺 寸减小,表面缺陷增多,在一定程度上有助于提高电化学性能。最近,Rahman 等人[26]报道了一种 低能液相球磨改性球磨后得到薄片状石墨,由于表面积的增加,电化学性能得到大大的提升,在 100 mA·g-1 电流密度下循环 500 次后具有 227 mAh·g-1 的高可逆容量;在 4 A·g-1 时的容量为 226 mAh·g-1。 虽然在多纳米晶石墨、膨胀石墨和球磨合成石墨等结构的调节方面取得了一定的进展,但为了 录用稿件,非最终出版稿
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