K+空位与氟替代作用协同调控KTiOPO4阳极性能，助力全气候环境下的长寿命钾离子电池开发

钛基聚阴离子材料通过氟取代和碳涂层协同调控K+空位及O/F无序，实现高容量204.7 mAh/g（1.27K+存储），-40至60°C宽温域适用，20,000次循环容量衰减仅0.011‰/次，5A/g倍率下仍保持125.1 mAh/g输出。

　　

图形摘要

通过氟替代，我们制备了一种基于钛的聚阴离子阳极结构，该结构中的钾离子（K⁺）空位和氧/氟（O/F）有序性得到了协同调控。实际的全电池测试证实，这种材料在-40至60°C的宽温度范围内表现出优异的循环稳定性、增强的倍率性能以及适用于各种气候条件。

摘要

尽管基于钛的聚阴离子阳极材料具有坚固的结构，因此在碱金属离子存储方面表现出高可逆性和高库仑效率等优点；然而，其实际应用受到存储位点有限、容量低以及电子导电性较差等缺点的限制。在此，我们提出了一种策略：对KTiOPO₄（KTPF/C）进行氟替代并结合碳涂层处理，并引入钾离子空位以激活额外的钾存储位点。所得到的KTPF/C材料具有204.7 mAh g^?1的高容量，相当于可逆存储1.27个钾离子（K⁺）。钾离子空位与氟替代的协同效应不仅降低了工作电压，还使得材料结构更加无序，从而将充放电过程中的体积变化降至7.3%。这使得该材料的循环寿命超过20,000次，且容量衰减率极低，仅为每循环0.011‰。此外，钾离子空位与碳涂层的共同作用促进了钾离子（K⁺）和电子的传输，使材料在5 A g^?1?1

利益冲突

作者声明没有利益冲突。