近日，我校材料與化學學院陳達教授和秦來順教授聯(lián)合團隊在鉀離子電池研究方面取得新進展。關于水系鉀離子電池成果于2024年4月以“A phenazine-derived organic anode for ultrafast and long-life aqueous potassium-ion full cells”為題發(fā)表在國際學術期刊SCIENCE CHINA Materials（IF 8.1，中科院2區(qū)）上。第一作者為我校材料與化學學院本科生鄭易帆，通訊作者為青年教師于丹丹博士、陳達教授和秦來順教授。

圖1 論文信息

有機電極材料因具有結構多樣性和可持續(xù)性, 在水系鉀離子電池研究領域展示出廣闊的前景, 但它們大多數(shù)存在導電性差、易溶于電解液的問題, 導致電極活性物質利用率低、循環(huán)穩(wěn)定性差. 本文通過含氮苯環(huán)的共軛延申、引入氰基活性中心, 獲得了3CN-HATN. 與經(jīng)典吩嗪負極相比, 3CN-HATN的最低未占據(jù)分子軌道能級更低, 更容易被還原, 且其能帶隙較窄, 改善了導電性, 其共軛結構可有效抑制循環(huán)過程中3CN-HATN的溶解. 3CN-HATN負極在80 C (1 C=350 mA g?1)下比容量高達233.8 mA h g?1, 將其與Ni(OH)2正極匹配, 構建的水系鉀離子全電池具備優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和快充性能, 30 C下循環(huán)10,000圈后容量保持率達81.5%。

圖2 3CN-HATN的SEM圖及3CN-HATN//Ni(OH)2水系鉀離子電池的倍率性能

此外，基于非晶紅磷負極的有機系鉀離子電池研究工作于2024年1月以“A red phosphorus/mesoporous carbon anode for potassium-ion storage”為題發(fā)表在國際學術期刊Materials Letters（IF 3，中科院4區(qū)）上。第一作者為我校材料與化學學院本科生王健晨，通訊作者為青年教師于丹丹博士、陳達教授。

這兩項工作得到國家大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培訓計劃項目（202310356033）、浙江省大學生科技創(chuàng)新活動計劃項目（新苗人才計劃）項目（2024R409055）以及“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽的支持。

原文鏈接：

https://www.sciengine.com/SCMs/doi/10.1007/s40843-023-2796-5

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167577X24001423