Potassium ion batteries (KIBs) have emerged as a promising energy storage system, but the stability and high rate capability of their electrode materials, particularly carbon as the most investigated anode ones, become a primary challenge. Here, it is identified that pitch-derived soft carbon, a nongraphitic carbonaceous species which is paid less attention in the battery field, holds special advantage in KIB anodes. The structural flexibility of soft carbon makes it convenient to tune its crystallization degree, thereby modulating the storage behavior of large-sized K+ in the turbostratic carbon lattices to satisfy the need in structural resilience, low-voltage feature, and high transportation kinetics. It is confirmed that a simple thermal control can produce structurally optimized soft carbon that has much better battery performance than its widely reported carbon counterparts such as graphite and hard carbon. The findings highlight the potential of soft carbon as an interesting category suitable for high-performance KIB electrode and provide insights for understanding the complicated K+ storage mechanisms in KIBs.

In situ XRD resolves the structural evolution of the Na–Cu/Ni/Mn–O system during the Na intercalation/deintercalation processes. The introduction of Cu²⁺ into the transition metal lattice is an strategy to prevent P2–O2 phase transitions.

Hollow carbon nanostructures have inspired numerous interests in areas such as energy conversion/storage, biomedicine, catalysis, and adsorption. Unfortunately, their synthesis mainly relies on template-based routes, which include tedious operating procedures and showed inadequate capability to build complex architectures. Here, by looking into the inner structure of single polymeric nanospheres, we identified the complicated compositional chemistry underneath their uniform shape, and confirmed that nanoparticles themselves stand for an effective and versatile synthetic platform for functional hollow carbon architectures. Using the formation of 3-aminophenol/formaldehyde resin as an example, we were able to tune its growth kinetics by controlling the molecular/environmental variables, forming resin nanospheres with designated styles of inner constitutional inhomogeneity. We confirmed that this intraparticle difference could be well exploited to create a large variety of hollow carbon architectures with desirable structural characters for their applications; for example, high-capacity anode for potassium-ion battery has been demonstrated with the multishelled hollow carbon nanospheres.

K-ion batteries (KIBs) are now drawing increasing research interest as an inexpensive alternative to Li-ion batteries (LIBs). However, due to the large size of K+, stable electrode materials capable of sustaining the repeated K+ intercalation/deintercalation cycles are extremely deficient especially if a satisfactory reversible capacity is expected. Herein, we demonstrated that the structural engineering of carbon into a hollow interconnected architecture, a shape similar to the neuron-cell network, promised high conceptual and technological potential for a high-performance KIB anode. Using melamine-formaldehyde resin as the starting material, we identify an interesting glass blowing effect of this polymeric precursor during its carbonization, which features a skeleton-softening process followed by its spontaneous hollowing. When used as a KIB anode, the carbon scaffold with interconnected hollow channels can ensure a resilient structure for a stable potassiation/depotassiation process and deliver an extraordinary capacity (340 mAh g-1 at 0.1 C) together with a superior cycling stability (no obvious fading over 150 cycles at 0.5 C).

Due to their abundant resources and potential price advantage, potassium-ion batteries (KIBs) have recently drawn increasing attention as a promising alternative to lithium-ion batteries (LIBs) for their applications in electrochemical energy storage applications.

Using coal gasification fine slag (CGFS) as the raw material, the hollow spherical composite was successfully prepared by template-induced self-polymerization (TISP) method, achieving spatial separation and reconstruction of silicon-aluminum minerals and residual carbon. The composite featured enriched silicon-aluminum acid sites and the Fe-N structure with abundant carbon and nitrogen species, exhibiting excellent catalytic performance in the oxidation of phenol containing wastewater. The NCGFS-800/peroxymonosulfate (PMS) system could remove 99.7 % of bisphenol A (BPA) within 30 min, with a rate constant of 0.1932 min−1 and a mineralization efficiency of 78.4 %, which showed a good application potential in a wide pH range and coexistence of ionic. Specifically, the preparation process promoted the metal's deconstruction and reorganization, formed more carbon defects in the structure, induced the formation of more high-value iron oxides in the system, and at the same time, pyridine nitrogen, graphitic nitrogen, and keto group (C=O) achieved ultrafast degradation effect by activating PMS to produce superoxide free radicals (O2–·) and singlet oxygen (1O2). This work provides a feasible solution for the comprehensive utilization and high-value conversion of carbon ash from CGFS and provides a new idea for the design of efficient and stable porous nanoconfined.

The indirect mineralization of CO2 by industrial solid waste is an essential process for CO2 immobilization; however, many technical challenges remain to be overcome. In this study, carbide slag (CS), a type of industrial solid waste, was used as a raw material for the indirect mineralization of CO2 using glycine. In the extraction stage, the ion extraction efficiency of Ca significantly increased to 68.5% due to the formation of a chelate between glycine and Ca, which enhanced Ca dissolution. Analysis of the mineralization process revealed that glycine was recycled after absorbing CO2, leading to increased CO2 absorption capacity because of the high alkalinity of the extract solution. Furthermore, there was a synergistic effect between CO2 absorption and the Ca precipitation reaction. This synergistic effect increased the reaction rate of mineralization and enhanced its efficiency. As a result, the Ca precipitation reaction was largely complete within 5 min, and the mineralization efficiency was enhanced to 93%. Furthermore, the recirculation (indirect mineralization) results showed that the Ca extraction and mineralization efficiencies remained constant during each cycle. Most importantly, glycine could be regenerated automatically during the cycle, which proved that the cyclic indirect mineralization process could operate stably.