Rationally regulating P-doping species to realize ultrastable potassium storage of carbon anode

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作者
Fei Yuan,Sijia Zhang,Yachuan Shao,Jian Wang,Zhaojin Li,Di Zhang,Huilan Sun,Qiujun Wang,Wei Wang,Yusheng Wu,Bo Wang
出处
期刊:Applied Surface Science [Elsevier BV]
卷期号:641: 158491-158491 被引量:3
标识
DOI:10.1016/j.apsusc.2023.158491
摘要

Implanted phosphorus (P) atoms can greatly broaden carbon interlayer spacing and boost defect content, thus resulting in increased rate and capacity; however, different P-species (e.g., P-C and P-O) are how to affect interspacing and defect still remains unclear, and needs to be fundamentally explored. Herein, carbon materials with controllable P-C and P-O moieties (denoted as PNC-900-T, T = 0.2, 0.3, and 0.4) are first synthesized via a gas-steaming route. Detailed experimental analyses demonstrate that P-O species are positively correlated with interspacing, while P-C bonds devote more to enhancing defect. Besides, the introduced P-dopants can trigger the evolution of pore architecture from mesopores to micro/mesopores mixing and then to micropores. As such, the PNC-900–0.3 with the highest P-O proportion (74.8%) realizes the largest interspacing (0.377 nm), thus enabling more K-ions insertion and accelerating their migration. And its defect and micropores can function as active sites to promote the adsorption storage of K-ions. All these together contribute to high capacity, rate (232.3 mAh/g at 2 A/g), and a prolonged cycle lifespan (230.2 mAh/g over 2000 cycles). The effects of different P configurations on microstructure identified by this work provide an insight into the synthesis of other P-functionalized carbon.

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