Effects of pore size and volume on capacity and rate performance for potassium‐ion batteries

材料科学 体积热力学 离子 化学工程 纳米技术 热力学 冶金 化学 有机化学 物理 工程类
作者
Bo Wang,Ziyu Wu,Si‐Chen Deng,Di Zhang,Qiujun Wang,Qujiang Sun,Fei Yuan,Zhaojin Li,Wei Wang
出处
期刊:Rare Metals [Springer Science+Business Media]
卷期号:44 (5): 3016-3025 被引量:4
标识
DOI:10.1007/s12598-024-03183-w
摘要

Abstract Micro‐/mesopore structures in carbon anode are highly desirable for increasing active sites and accelerating ion migration, favoring high capacity and rate performance. However, some structure–performance relationships still need to be clarified, and an in‐depth understanding of how pore size and volume affect capacity and rate performance has rarely been mentioned. Herein, a series of carbon nanosheets with different micro‐/mesopore sizes and volumes are precisely prepared. Detailed experimental analyses demonstrate that micropore volume rather than size is tightly responsible for capacity, resulting from its “accommodation effect” for ions. Conversely, mesopore size instead of volume is closely related to rate performance, which can be ascribed to its “channels effect” for ions. Capacity and rate performance first increase and then decrease with increasing micropore volume and mesopore size. In this work, the sample featured with the optimal micropore volume (1.6 cm 3 ·g −1 ) and mesopore size (2.55 nm) delivers the highest capacity (453 mAh·g −1 at 0.5 A·g −1 ) and excellent rate performance (235.1 mAh·g −1 at 2 A·g −1 ). This work provides a new insight into the understanding of micro‐/mesopore parameters and their effect on capacity and rate performance.
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