分层钒酸钾 K0.5V2O5 作为非水钾离子电池的阴极材料

摘要：非水钾离子电池（KIBs）是新兴的电化学储能技术之一，由于钾资源的丰富性而受到关注，但大尺寸钾离子在电极材料中插层的困难阻碍了 KIBs 的发展。在此，提出了一种分层钒酸钾 K0.5V2O5 作为 KIBs 的潜在阴极材料。尽管钾离子尺寸较大，但所制备的材料在 1.5-3.8 V（对 K+/K）电压范围内能够提供约 90 mAh g-1 的可逆容量，电流密度为 10 mA g-1，并且在 200 mA g-1 时展现出 60 mAh g-1 的快速倍率特性，以及在 100 mA g-1 下经过 250 个循环后保持 81% 的循环稳定性。原位 X 射线衍射和 X 射线光电子能谱结果显示，分层钒酸钾在钾化/脱钾过程中表现出高度稳定和可逆的结构变化，伴随 V4+ 和 V5+ 的转变。此外，恒电流间歇滴定技术的结果表明，钾化/脱钾的动力学主要受活性材料中钾离子扩散的影响。本研究可能为进一步探索钒酸钾和其他分层过渡金属氧化物在 KIBs 领域的应用打开新的方向。