钾离子电池（PIBs）具有成本低、资源利用率丰富和低还原电位等优点。分子动力学模拟（MDs）研究表明，K⁺的扩散系数大约是Li⁺的3倍。基于这些优点，用K⁺取代Li⁺可以在不牺牲能量密度的情况下提高电池的倍率容量。然而，较大的K⁺离子半径导致合金化/脱合金化反应动力学缓慢，以及由于电解液中的溶剂可能在电极表面被还原，导致副反应增加。

近日，台湾清华大学Hsing-Yu Tuan报道了一种由球磨BiSb晶体在钾化/脱钾过程中原位获得的亚微米级纳米晶聚集体制成的电极结构，用于作为钾离子电池电极，具有高的电化学性能和极高的稳定性。

文章要点

1）纳米晶体聚集体是由聚集在一起的纳米晶体组成的单个颗粒。作为PIB电极的互连纳米颗粒网络表现出许多有利的特性，包括适应相关结构的变化，电极和电解液界面形成稳定的SEI层，以及高电导率和离子迁移/扩散效率。

2）作为PIB的负极，BiSb纳米聚集体在0.25 A g^-1下循环100次后容量高达514.1 mA h g^-1，高倍率容量高达10 A g^-1，超稳定的生命周期可达6000次。

3）研究人员通过连续的原位X射线衍射、原位电化学阻抗谱和非原位电子显微镜等分析手段，研究了纳米晶聚集体在成分演化过程中的反应机理以及在循环过程中的结构变化。

参考文献

Kuan-Ting Chen, Yi-Chun Yang, Lian-Ming Lyu, Ming-Yen Lu and Hsing-Yu Tuan, In situ formed robust submicron-sized nanocrystalline aggregates enable highly-reversible potassium ion storage, Nano Energy, (2021)

DOI：10.1016/j.nanoen.2021.106233

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106233