近日，我校王波教授团队在材料领域顶级期刊《Advanced Functional Materials》（影响因子19.9）发表了题为 “Cobalt Nanoparticles Synergize with Oxygen-Containing Functional Groups to Realize Fast and Stable Potassium Storage for Carbon Anode”的研究型论文，论文第一作者为袁飞博士，通讯作者为我校王波教授和张迪副教授。

构建高比能钾离子电池体系是电化学储能领域研究的重点方向，开发高比容量、倍率性能和循环稳定性的硬碳材料钾离子电池体系亟需要解决的问题。碳材料表面接枝的含氧官能团(OFGs)可以作为可逆储存钾的活性位点，同时有助于形成稳定的固电解质界面层，从而提高容量和循环稳定性。但是，过量的OFGs会降低电导率，从而导致电子传递阻力的增加，最终造成差的倍率性能。基于此，王波教授团队通过理论计算验证了向碳基体中引入金属Co不仅能够促进C-O-C对钾离子的吸附能力，而且还能调整电荷分布并因此显著增加电子电导率。基于理论计算的结果，合成了一系列具有不同Co浓度和C-O-C含量的碳材料，并且发现引入的Co仅会协同C-O-C来改善储钾容量和倍率，而不会在低压下与K发生合金反应。实现了良好的容量和倍率性能以及长循环寿命（189.9 mAh g-1 在2 A g-1的电流密度下经过2000 次循环）。研究成果为深入解析金属纳米颗粒和表面官能团的协同效应提供了有力支撑。

相关研究得到了国家自然科学基金、河北省自然科学基金、河北省青年拔尖人才支持计划等支持。

【文章链接】

Cobalt Nanoparticles Synergize with Oxygen-Containing Functional Groups to Realize Fast and Stable Potassium Storage for Carbon Anode

https://doi.org/10.1002/adfm.202304753