近日，我校材料与化学学院陈达教授和秦来顺教授联合团队在钾离子电池研究方面取得新进展。关于水系钾离子电池成果于2024年4月以“A phenazine-derived organic anode for ultrafast and long-life aqueous potassium-ion full cells”为题发表在国际学术期刊SCIENCE CHINA Materials（IF 8.1，中科院2区）上。第一作者为我校材料与化学学院本科生郑易帆，通讯作者为青年教师于丹丹博士、陈达教授和秦来顺教授。

图1 论文信息

有机电极材料因具有结构多样性和可持续性, 在水系钾离子电池研究领域展示出广阔的前景, 但它们大多数存在导电性差、易溶于电解液的问题, 导致电极活性物质利用率低、循环稳定性差. 本文通过含氮苯环的共轭延伸、引入氰基活性中心, 获得了3CN-HATN. 与经典吩嗪负极相比, 3CN-HATN的最低未占据分子轨道能级更低, 更容易被还原, 且其能带隙较窄, 改善了导电性, 其共轭结构可有效抑制循环过程中3CN-HATN的溶解. 3CN-HATN负极在80 C (1 C=350 mA g−1)下比容量高达233.8 mA h g−1, 将其与Ni(OH)2正极匹配, 构建的水系钾离子全电池具备优异的循环稳定性和快充性能, 30 C下循环10,000圈后容量保持率达81.5%。

图2 3CN-HATN的SEM图及3CN-HATN//Ni(OH)2水系钾离子电池的倍率性能

此外，基于非晶红磷负极的有机系钾离子电池研究工作于2024年1月以“A red phosphorus/mesoporous carbon anode for potassium-ion storage”为题发表在国际学术期刊Materials Letters（IF 3，中科院4区）上。第一作者为我校材料与化学学院本科生王健晨，通讯作者为青年教师于丹丹博士、陈达教授。

这两项工作得到国家大学生创新创业培训计划项目（2023****033）、浙江省大学生科技创新活动计划项目（新苗人才计划）项目（2024R409055）以及“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛的支持。

原文链接：

https://www.sciengine.com/SCMs/doi/10.1007/s40843-023-2796-5

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167577X24001423