Unveiling the potential of 3D TH-graphyne: a porous carbon anode for efficient potassium-ion storage

作者
Arzoo Hassan,Marcelo Lopes Pereira,Leon L. Shaw,Umer Younis,Dongyang Li
出处
期刊:Physica Scripta [IOP Publishing]
卷期号:100 (11): 115930-115930
标识
DOI:10.1088/1402-4896/ae1a1d
摘要

Abstract Due to the abundance and low cost of potassium resources, potassium-ion batteries have emerged as promising alternatives to Li-ion batteries, with high capacity and fast ion transport. This study presents a novel three-dimensional triangular-hexagonal graphyne-like (3D TH-GY) carbon allotrope engineered by incorporating acetylenic linkers. Ab initio calculations confirm that the semi-metallic 3D TH-GY is thermally and dynamically stable, having a small bandgap of 0.04 eV. The electrochemical potential of 3D TH-GY, along with a recently proposed two-dimensional porous carbon allotrope (TH-GY), is assessed as an anode material for KIBs via DFT calculations. The study reveals strong K-ion binding, with values of –0.97 eV for 2D TH-GY and –1.53 eV for 3D TH-GY, respectively, facilitating efficient ion intercalation while ensuring favorable desorption kinetics. The calculated diffusion barriers for K-ion migration are exceptionally low (0.036 eV for 2D TH-GY, 0.12 eV for 3D TH-GY), indicating rapid ion transport across the surface. Moreover, the theoretical capacities of 2D TH-GY and 3D TH-GY reach 929.83 and 495.91 mAh g −1 , respectively, positioning them as promising candidates for high-performance charge–discharge cycles in KIBs. The combination of high charge storage capacity, fast ion diffusion, and structural robustness highlights TH-GY-based materials as compelling alternatives for next-generation potassium-ion battery anodes.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
bkagyin应助慢羊羊采纳,获得10
1秒前
Eourique完成签到,获得积分10
1秒前
全球完成签到,获得积分10
1秒前
通~发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
老实寒云完成签到 ,获得积分10
1秒前
思源应助清爽的成仁采纳,获得10
2秒前
T_KYG发布了新的文献求助10
3秒前
哈哈小韩发布了新的文献求助10
3秒前
天天快乐应助RenHP采纳,获得10
4秒前
4秒前
畅快的稚晴完成签到 ,获得积分10
4秒前
飞越发布了新的文献求助10
4秒前
科研通AI6.2应助千柳采纳,获得10
4秒前
5秒前
liuxinyi010完成签到,获得积分10
5秒前
竹心完成签到,获得积分10
5秒前
调皮正豪完成签到,获得积分10
5秒前
陶淳发布了新的文献求助10
6秒前
April发布了新的文献求助10
6秒前
花花应助南国药苑采纳,获得10
6秒前
6秒前
科研通AI2S应助姚小姚88采纳,获得10
6秒前
咦哈完成签到 ,获得积分20
6秒前
元谷雪发布了新的文献求助10
6秒前
852应助ljj采纳,获得10
7秒前
7秒前
科研型高松灯完成签到 ,获得积分10
7秒前
墨庚完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
赘婿应助野性的元容采纳,获得10
8秒前
stst完成签到,获得积分10
8秒前
Drink完成签到,获得积分10
9秒前
欢喜的梦旋完成签到,获得积分20
9秒前
852应助楼下太吵了采纳,获得10
9秒前
香蕉觅云应助无私的凌丝采纳,获得10
9秒前
KX2024完成签到,获得积分10
10秒前
淮安张伟-本人完成签到,获得积分10
10秒前
Seven发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
适配Micro-LED色转换的高兼容性量子点负性光刻胶制备与工艺研究 500
Direct and Iterative Linear System Solvers 500
Vander's Renal Physiology第10版 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7307295
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8925034
关于积分的说明 18911294
捐赠科研通 6969952
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3212543
关于科研通互助平台的介绍 2381157
邀请新用户注册赠送积分活动 2190171