Adv. Sci.：三维多孔氧氮掺杂石墨碳作为高性能正极和负极材料

钠离子混合电容器（SIHCs）原则上可以利用电池和超级电容器的优点，以满足大规模储能系统的成本需求，但其负极和正极的动力学迟缓和低容量的问题有待克服。

图1 材料合成路线

韩国科学技术院Jeung Ku Kang等报告了一种策略，即利用三维多孔石墨碳正极和源自金属氮化物框架-6s（MAF-6s）的负极材料实现高性能的双碳SIHCs。MAF-6是一种有趣的MOF，因为它的大孔容和孔径可以有效地装载额外的物种。在加载适当数量的尿素后，MAF-6s的碳化导致了功能碳的产生。

同时，通过控制MAF-6衍生碳的N含量，在KOH的存在下，合成出三维超高孔氧掺杂石墨碳，这意味着在MAF-6的初级碳化后，用额外的激活剂进行化学改性，可以有效地控制所获得的碳的孔隙率和孔径大小。

此外，MAF-6s被成功转化为三维多孔氮掺杂石墨碳作为负极材料，其中含氮配体为负极材料提供了氮掺杂效应，从而使其既具有优良的电解液润湿性，又具有丰富的赝电容氧化反应位点以获得高容量。

图2 正极电化学性能

研究显示，在KOH的存在下，三维石墨碳产生了创纪录的高表面积（5214 m² g^-1），比原始的MAF-6高四倍，高容量的氧掺杂位点，丰富的中孔提供了快速的离子传输，以及超过5000次充/放电循环的高容量保持。此外，三维多孔MDC负极材料显示出5000次以上的循环稳定性。

另外，不同负载量（3至6 mg cm^-2）的双碳MDC//K-MDC SIHCs被证明可以实现超过钠离子电池和超级电容器的高能量密度。此外，它可以实现20000 W kg^-1的超快速充电高功率密度和克服典型电池的强大循环稳定性。

图3 负极电化学性能

3D Porous Oxygen-Doped and Nitrogen-Doped Graphitic Carbons Derived from Metal Azolate Frameworks as Cathode and Anode Materials for High-Performance Dual-Carbon Sodium-Ion Hybrid Capacitors. Advanced Science 2023. DOI: 10.1002/advs.202301160

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