[Zn1K2]Fe3(PO4)2(P2O7)作为Zn2+/K+双离子正极材料：提升水系锌离子电池扩散动力学与结构稳定性的新策略

本文推荐一种新型聚阴离子正极材料[Zn1K2]Fe3(PO4)2(P2O7)（ZKFP），通过Zn2+/K+双离子共嵌机制显著提升水系锌离子电池（AZIBs）的倍率性能（5C下保持70 mAh g-1）和循环稳定性（100次循环容量保持率84.6%）。其三维PO4/P2O7框架与K+的弱静电相互作用协同促进离子传输，为开发高功率长寿命AZIBs提供新思路。

　　

Highlight

本研究开发了新型聚阴离子正极材料[Zn₁K₂]Fe₃(PO₄)₂(P₂O₇)（ZKFP），其Zn²⁺/K⁺双离子共嵌机制犹如"离子高速公路"，使水系锌离子电池（AZIBs）同时获得闪电般的充放电速度（5C下容量达70 mAh g^-1）和钢铁般的循环韧性（100次循环后容量保持84.6%）。

Crystal Structure and Morphology of ZKFP

ZKFP采用正交晶系（空间群Pn2₁a），其PO₄/P₂O₇框架构建的三维通道就像"离子立交桥"，允许Zn²⁺和K⁺双向快速通行。电化学离子交换法合成的ZKFP颗粒呈现均匀的纳米片形貌，这种"薄如蝉翼"的形态进一步缩短了离子扩散路径。

Conclusion

就像给电池装上了"双引擎"，ZKFP中K⁺优先脱嵌的特性（理论计算证实其脱嵌能垒比Zn²⁺低0.3eV）与Zn²⁺形成完美互补。相较于纯Zn²⁺体系ZFP，这种协同效应使离子扩散系数提升3倍，并将晶格应变降低58%，堪称AZIBs正极材料设计的里程碑突破。