【摘 要】
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钾离子电池由于其丰富的原材料,在电解质中快速的离子传输动力学以及低成本,展现出巨大的潜力,被认为是下一代最有前途的能源存储设备。钾资源丰富,钾元素在地壳中的含量为1.5 wt%,而锂元素在地壳中的储量仅为0.0017 wt%。重要的是,钾与锂、钠元素属于同一主族,物理化学性质相似,K+/K的标准电极电势（-2.93 V vs SHE）比Na+/Na（-2.71 V vs SHE）低,宽广的电化学窗
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钾离子电池由于其丰富的原材料,在电解质中快速的离子传输动力学以及低成本,展现出巨大的潜力,被认为是下一代最有前途的能源存储设备。钾资源丰富,钾元素在地壳中的含量为1.5 wt%,而锂元素在地壳中的储量仅为0.0017 wt%。重要的是,钾与锂、钠元素属于同一主族,物理化学性质相似,K+/K的标准电极电势（-2.93 V vs SHE）比Na+/Na（-2.71 V vs SHE）低,宽广的电化学窗口使得其具有更高的能量密度。碳基材料具有稳定的性能和丰富的来源,被认为是钾离子电池理想的负极材料。但是,碳基材料具有首次库伦效率低的问题,且钾离子的原子尺寸大,使得钾离子在嵌入负极材料时会导致巨大的体积膨胀,从而导致负极结构坍塌,使得能量密度急剧降低。本文采用简单的二硫化碳硫化法制备了氮硫原子共掺杂碳（SNC-650）以作为钾离子电池的负极材料。氮掺杂有助于提高导电性和表面润湿性,而丰富的硫掺杂提供更多的活性位点,同时有助于扩大层间距,缩短离子扩散距离,从而优化反应动力学。这些协同效应使得SNC-650在钾离子电池中表现出较高的可逆容量和优异的倍率性能。当用于钾离子电池时,SNC-650负极在电流密度为0.1 A g-1提供高比容量311.2 mAh g-1。在电流密度为1 A g-1时,即使在100个循环后,容量保持率仍然高达96%。这项工作为构建杂原子掺杂负极以获得优异的钾离子存储性能开辟了新的途径。
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