图 | 不同温度制备的 HCMB（来源：Energy & Environmental Science）
对不同温度下制备的 HCMB 进行形貌和结构的表征，发现 HCMB 的结构参数对碳化温度有很强的依赖性，随着温度的升高，HCMB 的碳微结构从开放的短程无序转变为封闭的长程无序。
图 | HCMB 电极在半电池中的储钾性能（来源：Energy & Environmental Science）
进一步，研究者们测试了 HCMB 材料在半电池中的钾离子储存性能与特征。与 HCMB-700、HCMB-900、HCMB-1100、HCMB-1500 石墨和软碳相比，HCMB-1300 的性能最好。此外，根据 1.00V 以下的电荷比容量、ICE 值以及循环稳定性等方面的综合储钾性能，HCMB-1300 也优于之前报道的硬碳材料和商业硬碳。
HCMB-1300 的高 ICE 值和低放电平台以及高充电容量源于其结构特点。首先，高碳化温度有利于形成封闭和随机定向的碳层结构，从而提供更多的石墨微晶条纹，缺陷更少，弯曲的碳层和封闭的纳米空隙可能提供更多的钾离子储存位点。
其次，自支撑的构型避免了使用传统的集电极（如铜或铝箔）、聚合物粘合剂（如 PVDF）和导电添加剂（如超级P），可以减少钾离子的初始不可逆容量；另外，与使用普通粉末型碳样品相比，一维碳微带可以形成更强的固态电解质膜。
在 1000 mA/g 的条件下进行了 750 次循环后对电极进行了拆卸，HCMB 在反复的K 嵌入/脱出后仍保持良好的结构完整性。
图 | HCMB 储钾机理研究（来源：Energy & Environmental Science）
基于循环伏安曲线的分析，钾储存动力学主要由扩散控制。为了进一步研究不同电位范围内的储钾行为，研究采用了静电间歇滴定技术（GITT）来计算放电过程中 HCMB-1300、石墨和软碳的钾离子扩散系数。HCMB-1300 电极的储钾过程包含两个区域，分别为高电位斜坡区和低电位平台区，表明放电时的扩散系数在 0.5V 时呈现变化。
此外，斜坡区的平均扩散系数比平台区高，表明扩散控制的平台区是决速步。这些特征在其它对比样品中并未发现。
为了证明其实际用途，该工作以 HCMB 为负极和活性炭为正极，在凝胶聚合物电解质的基础上，成功构建了一个新型的 4.5V 钾离子电容器（PIC）装置。该混合系统的能量密度高达 152 Wh/kg，并且在 17 500 W/kg 的高功率密度（相当于 23 秒的快速充电速度）下仍能保持高达 112 Wh/kg。
图 | HCMB//AC 钾离子超级电容器（来源：Energy & Environmental Science）
与以前报道的硬碳相比，这项工作设计的 HCMB 在 1.00V 以下显示出更高的充电比容量和更高的 ICE（88%），并且在常规酯类电解液中获得了优异的速率/循环性能。更重要的是，基于无粘结剂 HCMB 电极构筑的 PIC 全电池表现出良好的柔性和高功率密度。
考虑到原材料的环境友好性以及钾资源的广泛丰富性，这项工作为促进柔性 K 存储系统的大规模实际应用提供了可行的策略，并且为其他系列碳材料的储能机制提供了启示。
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