钒掺杂优化电子配位环境抑制Jahn-Teller畸变的高性能锰基层状氧化物钾离子电池正极材料

《Energy Storage Materials》：Vanadium-Induced Electronic Coordination Optimization Suppressing Jahn-Teller Distortion in Mn-Based Layered Oxides for High Performance Potassium-Ion Storage

本文提出了一种创新的对称性V4+掺杂策略，通过优化锰基层状氧化物（K0.6Mn0.92V0.08O2）的电子配位环境，有效抑制Jahn-Teller畸变，显著提升钾离子电池（PIBs）的循环稳定性（500次循环容量保持率88%）和倍率性能。该研究为通过电子结构调控设计高性能电极材料提供了新思路。

　　

结果与讨论

图1a展示了以V₂O₅为钒源合成钒掺杂空心微球（KMO HMSs）的示意图。首先通过共沉淀法合成球形MnCO₃前驱体（图S1），随后与特定摩尔比的K₂CO₃充分研磨并经高温煅烧获得KMO HMSs。为实现钒掺杂，在研磨过程中加入不同质量分数（3%、5%、10%）的V₂O₅……（后续内容需结合全文补充翻译）

结论

本研究通过简易共沉淀法合成了钒掺杂锰基层状氧化物空心微球（V5-KMO HMSs），并将其作为先进正极材料应用于钾离子电池（PIBs）。结构及光谱分析表明，V⁴⁺掺杂通过协同调控结构和电子环境，有效抑制了Jahn-Teller畸变。与传统依赖离子尺寸效应或晶格应变调控的Mg²⁺、Zn²⁺、Ti⁴⁺等掺杂剂不同，具有3d¹对称电子构型的V⁴⁺……（后续内容需结合全文补充翻译）