Asymmetrical Coordination of Cobalt Single‐Atom Catalyzed Interfacial Chemistry in Hard Carbon Anodes for Fast and Reversible Potassium Storage

阳极 化学 碳纤维 Atom(片上系统) 催化作用 化学工程 无机化学 纳米技术 材料科学 电极 物理化学 有机化学 嵌入式系统 复合材料 工程类 复合数 计算机科学
作者
Meng Zhang,Xinyue Zhang,Huaidong Li,Huihua Min,Hsiang‐Jung Chen,Hsiang-Jung Chen,Hao Yang,Jinfeng Wang
出处
期刊:Chemsuschem [Wiley]
卷期号:18 (17): e202500979-e202500979 被引量:1
标识
DOI:10.1002/cssc.202500979
摘要

Potassium-ion batteries (PIBs) have triggered intense attention as promising alternatives to lithium-ion batteries for grid-level large-scale applications. However, sluggish potassium storage kinetics due to the large ionic radius of K+ always results in poor rate and unsatisfactory cycling capability. Herein, an asymmetrical cobalt single-atom coordination strategy is proposed to modulate the interfacial chemistry of hard carbon. The unique asymmetrical configuration of Co single atom effectively reduces K+ diffusion barriers and improves charge transfer kinetics, due to the enhanced electron delocalization, an upshift of d-band center, and the decreased KFSI dissociation barrier. Consequently, the obtained Co-NPC anode exhibits a high reversible capacity of 245.1 mAh g-1 at 0.2 A g-1, an excellent rate capability of 179.0 mAh g-1 at 1 A g-1, and a remarkable cycling stability. When paired with commercial activated carbon, the resulting potassium-ion hybrid capacitors exhibit a notable energy density of 147.3 Wh kg-1 and a power density of 392.2 W kg-1, manifesting their promising potential for practical energy storage applications. This work offers a novel pathway for achieving efficient and reversible potassium storage in hard carbon anodes for high-performance PIBs.
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