安培-小時(Ah)規模的電化學儲能設備的極快充電目標是充電時間少于10分鐘，以促進廣泛采用。然而，由于其固有的反應機理和高電流密度下的安全隱患，這一指標在傳統的鋰離子電池中很難實現。

在此，湖南大學羅勝聯，周海暉，帝國理工學院焦樹強，趙云龍等人報道了1Ah型軟包裝鉀離子混合型超級電容器（PIHC），它結合了電池型負極的高能量密度和電容型正極的高功率密度的優點。

具體而言，PIHC由富含缺陷、高比表面積的N摻雜碳納米管基正極、鑲嵌間距擴大的MnO量子點的碳納米管基負極、碳酸鹽基非水電解液以及無粘結劑和集電器的電池設計組成。

通過對電池配置、電極和電解液的優化，電池電壓高達4.8 V，高達140 Wh kg^?1(以整個器件質量為基準)的高滿電池比能量，充滿6分鐘。在10 C(10A)下循環200次后，容量保持率為88%，在25±1 ℃時的電壓保持率為99%。

圖1. N-CNTs@MC//MnO@CNTs 扣式全電池的電化學性能

總之，該工作對鉀離子基器件進行了整體優化，實現了可快速充電的高能量密度1 Ah PIHCs軟包電池，具有140 Wh kg^-1的高比能量（基于器件整質量）、優異的性能（6分鐘充滿電）和良好的循環穩定性（10 C條件下循環200次，容量保持率88%）等超強綜合性能。

該比能量接近傳統鋰離子電池在 1 C 下的比能量，是 Ah 級儲能設備在極速充電方面的重大突破，顯示出其在耗電便攜設備和電動汽車等合理電池配置方面的高度商業應用前景。通過優化孔隙率和擴大間距的結構設計，以及引入 N 摻雜和嵌有MnO 以促進表面電子再分布，成功實施了所提出的贗電容調制策略。

此外，團隊還開發了一種有效的技術，用于制造輕質、耐腐蝕的獨立電極，從而實現 4.8 V 的高電壓和更高的整體能量密度

圖2. N-CNTs@MC//MnO@CNTs Ah 軟包電池的電化學性能

Ampere-hour-scale soft-package potassium-ion hybrid capacitors enabling 6-minute fast-charging, Nature Communications 2023 DOI: 10.1038/s41467-023-42108-6