作为一种有前途的替代品，钾离子电池（PIB）由于钾资源丰富、成本低以及与锂相似的氧化还原电位而显示出巨大的潜力。然而，较大的钾离子尺寸（K+ vs Li+：1.38 Å vs 0.76 Å）会增加离子扩散势垒并减慢电化学动力学，并在离子插入/提取过程中导致过度的体积变化和电极材料的结构坍塌。近日，西湖大学徐宇曦研究员，广西大学孙丽霞研究员和河南大学陈中辉研究员等人报道了一种简单但有效的自生长策略，可同时调节石墨烯层的层间距离和亲液性，从而使碳材料具有超高的储钾性能。
文章要点
1）报道了一种简单但有效的自生长策略，可同时调节石墨烯层的层间距离和亲液性，从而使碳材料具有超高的储钾性能。该策略涉及通过静电/配位相互作用和金属离子与含氧基团之间的原位自转化反应，将单个金属离子均匀吸附在氧化石墨烯上的含氧基团上，形成亲液的超小金属氧化物纳米粒子。具有精确调节层间距离的插层石墨烯骨架（OM-G）。
2）通过实验和理论分析，首次揭示了扩大层间距离和增强亲液性的协同效应，以显着降低离子扩散势垒并增强离子传输动力学。因此，这种独特的 OM-G 单块作为钾离子电池 (PIB) 的独立负极在0.1 A g-1下提供了496.4 mAh g-1的超高可逆容量，优异的倍率性能（306.6 mAh g-1在10 A g-1) 和显着的长期循环稳定性（在1 A g-1的2000次循环中容量保持率为96.3%），这不仅比以前的石墨烯/碳材料好得多，而且是最好的曾报道过的所有 PIB 阳极的性能。
参考文献：
Xiaohua Qiao, et al. A Self-Growth Strategy for Simultaneous Modulation of Interlayer Distance and Lyophilicity of Graphene Layers toward Ultrahigh Potassium Storage Performance. Adv. Funct. Mater. 2021, 2105145.
DOI：10.1002/adfm.202105145
https://doi.org/10.1002/adfm.202105145
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