可充电钾离子电池（PIBs）以其丰富的钾储量和较低的成本成为商品化锂离子电池的潜在替代品。近年来，学术界和产业界在研究钾离子电池电极材料的电化学特性以及在机理设计方面，取得了令人鼓舞的成果，但是距离实际应用还有较大差距。碳材料表面接枝的含氧官能团(OFGs)可以作为可逆储存钾的活性位点，同时有助于形成稳定的固电解质界面层，从而提高容量和循环稳定性。
图6. (a)全电池示意图。(b)半电池和全电池归一化的充放电曲线。(c)全电池在不同电流密度下的充放电曲线//PTCDA全电池在2 A g−1下的循环性能(插图为LDE灯泡的光学照片)。
综上所述，本文首先通过理论计算证明了引入的Co纳米颗粒不仅能够促进C-O-C对钾离子的吸附能力，同时有助于调整电荷结构。实验结果表明碳化温度对Co浓度和C-O-C比率有着显著的影响，因此通过温度调控实现了最优的Co/C-O-C协同作用。非原位XPS测试表明C-O-C官能团在钾化过程中会被钾离子逐渐占据并且在随后的去钾化过程中随着钾离子的解吸而快速恢复；同时，不同状态下的HRTEM测试证明引入的金属Co不会在低压与K发生合金反应，因此意味显著改善的储钾容量主要来自于C-O-C对钾离子的吸附作用。通过匹配PTCDA正极与优化的负极，所得到的钾离子全电池具有长循环寿命，突出了其实际应用的前景。本文工作 推动了金属纳米颗粒和表面官能团的协同效应在高性能 PIBs硬碳负极中的应用。