具有丰富储量的钾资源和低廉的价格促使钾离子电池（KIBs）成为锂离子电池的有前途的替代品，然而钾离子的大离子半径为开发合适的电极带来了巨大的挑战。

近日，西北工业大学崇少坤副教授，西安交通大学柳永宁教授，澳大利亚伍仑贡大学Hua Kun Liu报道了一系列通过一步水热法合成的，化学式为K₂Ni_xFe_1-x [Fe(CN)₆]（0≤x≤1）的Ni取代的普鲁士蓝类似物，用于K离子存储的正极材料。将x值为0、1/3、1/2、2/3和1的材料分别称为KFHCF，KNFHCF-1/3，KNFHCF-1/2，KNFHCF-2/3和KNHCF。

文章要点

1）实验结果显示，合成的KNFHCF-1/2具有较高的初始容量81.6mah·g-1，工作电压为3.75 V，在10 mA·g^-1电流密度下，循环200次后，具有良好的循环稳定性（96.3%）。同时，KNFHCF-1/2具有最佳的倍率性能，在20 mA·g^-1下500次循环后的容量保持率为69.6 mAh·g^-1（87.1%），1000循环中的超长寿命以及100 mA·g^-1下的容量保持率达82.3％。

2）非原位X射线衍射、X射线光电子能谱和密度泛函计算结果表明，KNFHCF-1/2对K离子的插入/萃取是通过简单的固溶体机制进行的，基于低自旋和高自旋Fe^Ⅱ/Fe^Ⅲ上的1.5电子转移。其优异的电化学性能归因于骨架结构，第一性原理计算结果表明，其带隙、K离子迁移势垒和充电时的生成能显著降低，因而具有很高的电化学可逆性、优异的动力学性能和结构稳定性。

3）研究人员成功地制备了基于KNFHCF-1/2正极和石墨负极的钾离子全电池，首次可逆容量为84.9 mAh·g^-1，在10 mA·g^-1下的工作电压为3.33 V，具有优异的循环性能和倍率性能。

Shaokun Chong, et al, Potassium Nickel Iron Hexacyanoferrate as Ultra-Long  Life  Cathode  Material  for Potassium Ion Batteries with High Energy Density, ACS Nano, 2020

DOI: 10.1021/acsnano.0c02047

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c02047