近日，我校材料與化學學院陳達教授和秦來順教授聯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”為題發表在國際學術期刊SCIENCE CHINA Materials（IF 8.1，中科院2區）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、循環穩定性差. 本文通過含氮苯環的共軛延申、引入氰基活性中心, 獲得了3CN-HATN. 與經典吩嗪負極相比, 3CN-HATN的最低未占據分子軌道能級更低, 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異的循環穩定性和快充性能, 30 C下循環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”為題發表在國際學術期刊Materials Letters（IF 3，中科院4區）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新創業培訓計劃項目（202310356033）、浙江省大學生科技創新活動計劃項目（新苗人才計劃）項目（2024R409055）以及“挑戰杯”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