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由于锂资源缺乏及分布不均阻碍了锂离子电池(LIBs)的进一步发展。钠/钾离子电池与LIBs具有相同的存储机制,且具有资源丰富、成本较低等优点,有望替代LIBs。由于Na+/K+半径比Li+半径大,作为商用锂离子电池负极的石墨用于钠/钾离子电池负极表现出很差的电化学性能。因此,研究具有高容量、长寿命和优异倍率性能的钠/钾离子电池负极材料仍然是巨大的挑战。在此,利用去模板法及柯肯达尔效应制备了具有超长寿命的中空Ni-NiO纳米粒子/多孔碳纳米片层(Ni-NiO/PCNs)钠离子电池复合负极材料;并且通过静电纺丝法制备了具有卓越倍率性能的超小Fe7Se8纳米粒子/N掺杂碳纳米纤维(Fe7Se8/N-PCNs)钠离子电池复合负极材料;基于上述的去模板法及前人的研究基础我们制备了具有优异综合电化学性能的超高N掺杂的多孔碳纳米片层(N-PCNs)钾离子电池碳基负极材料。具体的策略分为以下三个部分:(1)钠离子电池(SIBs)作为下一代可充电电池的候选者,因钠源的丰富、低成本和环境友好而受到广泛的关注。然而,缺乏合适的具有优异电化学性能的负极材料已成为制约其发展的主要瓶颈。在此,通过简捷的原位合成法制备了中空Ni-NiO纳米粒子嵌在PCNs中的复合材料。作为SIBs的负极,制备的Ni-NiO/PCNs电极具有超长循环寿命(在1 A g-1电流密度下,即使循环了5000圈,仍展现几乎不变的容量235.4mAh g-1),这归因于高含量碳、相互交联的PCNs、金属镍相、及中空Ni-NiO纳米粒子间的协同效应。(2)随着对大型储能设备需求的不断增加,SIBs以其钠源储量丰富、成本低廉、环境友好等优点,展现出替代LIBs的巨大潜力。在此,通过一种简捷的静电纺丝法制备了具有超小Fe7Se8纳米颗粒的Fe7Se8/N-CNFs复合材料。用于SIBs的负极材料,在20 A g-1的电流密度下,容量为286.3 mAh g-1,表现出卓越的倍率性能,优于其他金属硒化物。如此优异的性能归因于超小Fe7Se8纳米粒子以及独特的相互交联的富氮CNFs间的协同作用,其提供了短的Na+扩散距离、高效的电解液扩散路径、丰富的缺陷和Na+吸附活性位点,提高表面赝电容行为及导电性,从而促进电子/离子传输和电化学反应动力学。(3)钾离子电池(PIBs)具有成本低、安全性高、K/K+氧化还原电位低等优点,是LIBs有潜力的替代者。然而,由于K+半径大、摩尔质量大,电极材料要实现快速充放电和长循环寿命仍然是一个挑战。在此,通过去模板法制备了三维连续的高氮掺杂的N-PCNs,用于钾离子电池负极展现出优异的高倍率性能(在5 A g-1电流密度下容量高达127.5 mAh g-1)和循环稳定性(在1 A g-1下循环10000圈其容量仍保持151.2 mAh g-1)。如此优异的性能归因于超高的N掺杂、高比表面积及丰富的分级孔隙,为K+的插入/脱出提供丰富的活性位点,提高导电性,并提供了高效的电解液扩散路径。DFT计算表明,吡啶N和吡咯N掺杂可有效促进K+在N-PCNs上的吸附,有利于K+的存储。