近日,黑料网
刘博天团队联合暨南大学黎晋良、东北师范大学李英奇团队在国际顶级期刊Advanced Functional Materials上发表题为“Anion-Cation Relay Mechanism in Hybrid Cathodes Enables High-Performance Potassium-Ion Batteries” (doi.org/10.1002/adfm.202509849) 的研究论文。论文第一作者是黑料网
刘博天副研究员和研究生李政,黑料网
为第一署名单位,暨南大学黎晋良副教授、黑料网
宋旭昕副教授、东北师范大学李英奇副教授为论文共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金和广西科技计划等项目资助。
"摇椅式"机制在商业化电池中发挥着重要作用,其依赖于阳离子(Li⁺、Na⁺、K⁺等) 在正负极之间的迁移。在各类金属离子电池中,钾离子电池 (PIBs) 因其钾资源储量丰富且K/K⁺氧化还原电位(-2.92 V vs. SHE)低于Na/Na⁺ (-2.71 V vs. SHE),被视为锂/钠离子电池的理想替代储能体系。然而,正负极间的容量失配问题严重制约着高性能PIBs的发展。目前,六氰合金属酸盐、氧化物、聚阴离子化合物和有机材料虽被开发为PIBs正极,但其比容量普遍低于负极材料,成为限制PIBs应用的关键因素。
鉴于此,研究团队提出了一种基于普鲁士蓝类似物的杂化正极,其创新性地采用阴-阳离子接力工作机制。通过将MoS2/碳纤维(CFs)同时作为导电添加剂和阴离子宿主,该设计显著提升了电化学性能:在保持143.8 mAh g-1 高容量的同时,500次循环后容量保持率高达87.4%(单周衰减率仅0.025%),是目前报道的性能最优异的PBAs基PIBs正极之一。当与MoS2/CFs负极构建双离子PIBs时,全电池在100 mA g-1电流密度下实现90.7 mAh g-1 的比容量,平均库伦效率达96.7%,100次循环后容量保持率更提升至104.4%。这项工作不仅验证了阴-阳离子接力机制是改良传统正极的普适性策略,更为设计高性能PIBs开辟了新路径。


图为普鲁士蓝基杂化正极阴-阳离子接力存储机理
(一审:刘博天 二审:马文硕 三审:何方)