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A General Self-Sacrifice Template Strategy to 3D Heteroatom-Doped Macroporous Carbon for High-Performance Potassium-Ion Hybrid Capacitors

引用

Nano-Micro Letters 2021年第9期13卷 1-15页

作者： Junwei Li Xiang Hu Guobao Zhong Yangjie Liu Yaxin Ji Junxiang Chen Zhenhai Wen CAS Key Laboratory of Design and Assembly of Functional Nanostructures and Fujian Provincial Key Laboratory of NanomaterialsFujian Institute of Research On the Structure of MatterChinese Academy of SciencesFuzhouFujian 350002People’s Republic of China

Potassium-ion hybrid capacitors(PIHCs)tactfully combining capacitor-type cathode with battery-type anode have recently attracted increasing attentions due to their advantages of decent energy density,high power density,and low cost;the mismatches of capacity and kinetics between capacitor-type cathode and battery-type anode in PIHCs yet hinder their overall performance ***,based on prediction of density functional theory calculations,we find Se/N co-doped porous carbon is a promising candidate for K+storage and thus develop a simple and universal self-sacrifice template method to fabricate Se and N co-doped three-dimensional(3D)macroporous carbon(Se/N-3DMpC),which features favorable properties of connective hier-archical pores,expanded interlayer structure,and rich activity site for boosting pseudocapacitive activity and kinetics toward K^(+)storage anode and enhancing capacitance performance for the reversible anion adsorption/desorption *** expected,the as-assembled PIHCs full cell with a working voltage as high as 4.0 V delivers a high energy density of 186 Wh kg^(−1) and a power output of 8100 W kg^(−1) as well as excellent long service *** proof-of-concept PIHCs with excellent performance open a new avenue for the development and application of high-performance hybrid capacitors.

关键词： Potassium-ion hybrid capacitors Self-sacrifice template Se/N co-doped 3D macroporous long service life

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