层状过渡金属氧化物具有较高的理论容量和适用的工作电压，是钾离子电池（PIBs）的潜在正极材料。然而，这些氧化物中的K⁺/空位有序结构限制了K⁺的迁移动力学和存储位点，使得PIBs仍然具有较差的倍率性能和较低的实际容量。

近日，武汉理工大学吴劲松教授，麦立强教授报道了通过简单地调节Mn/Ni基层状氧化物中的K⁺含量，设计并合成了具有K⁺/空位无序的P3型结构。

文章要点

1）研究人员系统地研究了K⁺含量对K_xMn_0.7Ni_0.3O₂（x=0.4-0.7）系列氧化物的影响，研究发现K⁺/空位有序超结构在低K+含量（x<0.6）时稳定，在高K+含量（x>0.6）时形成完整的K⁺/空位无序结构，此外，充放电曲线的选区电子衍射和电压平台证明了这一点。

2）与K⁺/空位无序K_0.4Mn_0.7Ni_0.3O₂相比，K⁺/空位无序K_0.7Mn_0.7Ni_0.3O₂表现出更好的倍率性能和更高的放电容量。

3）分子动力学模拟结果表明，K⁺/空位无序结构具有相互连接的连续K⁺扩散通道和更活跃的存储位点。

该研究为基于K⁺/空位无序层状氧化物正极的下一代高性能PIBs的合理设计提供了依据。

Zhitong Xiao, et al, K⁺ Modulated K⁺/Vacancy Disordered Layered Oxide for High-Rate and Capacity Potassium-Ion Batteries, Energy Environ. Sci., 2020

DOI：10.1039/D0EE01607A

https://doi.org/10.1039/D0EE01607A