由于P2相的镜面对称结构,K+可以直接穿过钾层中两个相邻共面的三棱柱,而没有明显的过渡金属氧化物(TMO2)层滑移,从而延长了循环稳定性;不幸的是,当P2型化合物用作正极时,狭窄的TMO2层间距会减慢大尺寸K+的嵌/脱速度,从而严重限制电池的倍率性能和循环稳定性。相比之下,P3相可以提供更多的钾,特别是在软包电池中。在相同的工作电压窗口内,P3型比P2型具有更高的可逆容量。然而,钾离子的可逆脱/嵌过程需要克服P3相中TMO2层的不对称结构引起的板层滑动的高能垒。由此产生的复杂的相变和相对较快的动力学特性将加剧电化学性能的恶化。
近日,南京师范大学周小四教授和南京大学周豪慎教授合作,结合P2和P3结构各自的优势发挥协同效应,设计并合成了一种具有P2和P3共生结构的层状氧化物复合材料P2/P3-K0.70Mn0.67Ni0.33O2(P2/P3-KMNO)用于高能量密度和长循环稳定性的钾离子电池正极。
Liping Duan, Caoyang Shao, Jiaying Liao, Lili Song, Yingna Zhang, Renke Li, Shaohua Guo, Xiaosi Zhou*, Haoshen Zhou*
文章的第一作者是南京师范大学博士研究生段丽平
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202400868