DOI: 10.1002/smll.202202750

碲（Te）因其固有的导电性和超高的理论体积容量而成为一种很有前途的钾离子电池电极活性材料。然而，由于大体积膨胀和严重的聚碲化物溶解，Te基电极通常在高倍率下表现出低容量和较差的循环稳定性。在此，研究者利用分层多孔碳纳米纤维（HPCNFs）薄膜作为多功能Te基板。自支撑Te@HPCNFs电极具有出色的K离子存储性能，在14C时具有1294.4mAh/cm3（207.1mAh/g Te）的高倍率容量，在7C时具有4500次的超长循环寿命，而与KSn合金负极耦合的K离子全电池也表现出良好的可循环性。这种卓越的性能得益于HPCNFs的空间限制，可将无定形Te负载到微孔中以适应体积变化，其中互连的导电框架和残留的分层孔可实现快速的离子/电子扩散动力学。原位紫外-可见吸收光谱证实，聚碲化物和K2Te从电极上的脱离得到有效抑制，而非原位X射线光电子能谱分析显示Te转化为K5Te3和K2Te。综上，本文阐述了碳基多孔结构设计对构建高性能Te电极的意义，对硫属元素基储能材料具有重要的指导作用。

图1.a）Te@HPCNFs合成过程示意图。b）Te@HPCNFs的SEM，c）TEM（插图：SAED）和d）HRTEM图像。e）Te@HPCNFs的HAADF，以及f）C、g）N和h）Te元素映射。

图2.a）HPCNFs和Te@HPCNFs的氮气吸附-解吸等温线和b）相关孔宽分布。c）HPCNFs、块体Te和Te@HPCNFs的TGA曲线。d）Te@HPCNFs的XPS光谱：Te3d5/2。e）HPCNFs、块体Te和Te@HPCNFs的XRD图谱及f）拉曼光谱。

图3.基于Te@HPCNFs电极的K-Te电池的电化学性能。a）0.1mV/s时的CV曲线。b）0.7C时的循环性能。c）不同倍率下的充放电曲线，不扣除HPCNFs的容量贡献。d）倍率性能。e）与报道的碱金属-碲电池的倍率性能比较。f）在0.7C下进行初始25个循环后于7C下的长循环稳定性。g）与报道的碱金属-碲电池的循环性能比较。

图4.a）Te@HPCNFs电极在不同扫描速率下的CV曲线，b）log（峰值电流）与log（扫描速率）的线性拟合图。c）Te@HPCNFs电极在0.5mV/s时的电容贡献。d）Te@HPCNFs电极在0.35C下循环3次后的K离子扩散系数。e）在0.7C下的第一次循环放电过程中，与基于Te-HPCNFs电极的K-Te电池相比，基于Te@HPCNFs电极的K-Te电池中电解液的原位紫外-可见吸收光谱。f）在0.35C下的第一次循环期间，Te@HPCNFs电极在1.2和0.01V放电电压下的非原位XPS Te3d5/2光谱。

图5.基于Te@HPCNFs正极的KSn-Te全电池的电化学性能。a）放电过程中的工作机制示意图。紫色球代表K+离子。b）用于制备KSn合金负极的Sn箔镀层剖面（插图：KSn涂覆Sn箔的SEM图像）。c）0.1A/g下的循环性能，以及第20和第100次循环期间的相应充放电曲线。