钾离子电池（KIBs）由于其高能量密度和低成本，是大规模储能装置的潜在候选者。然而，较大的钾离子半径导致其在嵌入电极材料的晶格期间表现出缓慢的扩散动力学，最终会导致电极粉碎和较差的循环稳定性。中国科学技术大学余彦和Hai Yang开发了用于KIB的具有不同氧空位浓度（通过中子衍射确定的V₂O_2.9、V₂O_2.8和V₂O_2.7）的三氧化二钒负极。

本文要点

（1）研究重点研究了V₂O_2.8负极并发现，由于实现了扩大的层间距和有效的离子/电子传输，该材料表现出优异的储钾性能。原位X射线衍射表明，V₂O_2.8是零应变负极，在充放电过程中体积应变为0.28%。

（2）密度泛函理论计算表明，氧缺陷的影响体现在减小带隙、提高电子转移能力和降低钾离子的扩散能垒上。结果，纳米V₂O_2.8嵌入多孔网状碳中的电极(V2O2.8@PRC)提供了高可逆容量（在0.05 A g^–1下为362 mAh g^–1）、超长循环稳定性（在2 A g^–2下3000次循环后容量保持率为98.8%）和优异的袋型全电池性能（在0.05 A.g^–1时为221 mAh g^-1）。这项工作提出了一种用于超稳定KIB的氧缺陷工程策略。

Zhihao Chen, et al. Oxygen Defect Engineering toward Zero-Strain V2O2.8@Porous Reticular Carbon for Ultrastable Potassium Storage. ACS Nano. 2023

DOI：10.1021/acsnano.3c00706

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c00706