本研究针对水系锌离子电容器（ZICs）碳质阴极中赝电容诱导超快动力学的起源不明、传统研究仅以阳离子反应解释而忽视阴离子贡献等问题，通过合成纤维素衍生的N/P共掺杂碳（CNPC）阴极材料，并结合先进电化学分析、密度泛函理论（DFT）计算与原位表征，系统阐明了碳阴极中的双离子赝电容存储机制。其亮点在于：CNPC基ZIC实现了308.5 F g^-1的高比电容、109.7 Wh kg^-1的能量密度和10.0 kW kg^-1的功率密度，并在5 A g^-1下循环20000次后保持96.6%的电容、在10 A g^-1下循环65000次后仍保持89.2%的优异耐久性；研究证实超快动力学由赝电容存储主导，并揭示了Zn²⁺和SO₄^2-在协同的O、N、P活性位点上发生可逆双离子化学吸附的机制；此外，基于CNPC的准固态ZIC表现出2.43 mV h^-1的超低自放电率，归因于P物种在阴离子吸附后增强结构稳定性的独特作用，为开发具有超快动力学的下一代ZICs阴极提供了基础设计原则。

文章标题：Unraveling the Pseudocapacitive Dual-Ion Storage Mechanism in Carbon Cathodes with Ultrafast Reaction Kinetics

期刊：Advanced Functional Materials

通讯作者：李爽、章日光

第一作者：马学东、曹荣

文章链接：https://doi.org/10.1002/adfm.75240

资助：国家自然科学基金（22472130、U23A20132）和太原理工大学清洁高效利用煤炭国家重点实验室（MJNYSKL202407）