近日，化學(xué)與生物工程學(xué)院劉博天團(tuán)隊(duì)聯(lián)合暨南大學(xué)黎晉良、東北師范大學(xué)李英奇團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂級(jí)期刊Advanced Functional Materials上發(fā)表題為“Anion-Cation Relay Mechanism in Hybrid Cathodes Enables High-Performance Potassium-Ion Batteries” (doi.org/10.1002/adfm.202509849) 的研究論文。論文第一作者是我院劉博天副研究員和研究生李政，桂林理工大學(xué)為第一署名單位，暨南大學(xué)黎晉良副教授、桂林理工大學(xué)宋旭昕副教授、東北師范大學(xué)李英奇副教授為論文共同通訊作者。該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和廣西科技計(jì)劃等項(xiàng)目資助。
"搖椅式"機(jī)制在商業(yè)化電池中發(fā)揮著重要作用，其依賴于陽(yáng)離子(Li?、Na?、K?等) 在正負(fù)極之間的遷移。在各類金屬離子電池中，鉀離子電池 (PIBs) 因其鉀資源儲(chǔ)量豐富且K/K?氧化還原電位(-2.92 V vs. SHE)低于Na/Na? (-2.71 V vs. SHE)，被視為鋰/鈉離子電池的理想替代儲(chǔ)能體系。然而，正負(fù)極間的容量失配問(wèn)題嚴(yán)重制約著高性能PIBs的發(fā)展。目前，六氰合金屬酸鹽、氧化物、聚陰離子化合物和有機(jī)材料雖被開發(fā)為PIBs正極，但其比容量普遍低于負(fù)極材料，成為限制PIBs應(yīng)用的關(guān)鍵因素。
鑒于此，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種基于普魯士藍(lán)類似物的雜化正極，其創(chuàng)新性地采用陰-陽(yáng)離子接力工作機(jī)制。通過(guò)將MoS2/碳纖維（CFs）同時(shí)作為導(dǎo)電添加劑和陰離子宿主，該設(shè)計(jì)顯著提升了電化學(xué)性能：在保持143.8 mAh g-1 高容量的同時(shí)，500次循環(huán)后容量保持率高達(dá)87.4%（單周衰減率僅0.025%），是目前報(bào)道的性能最優(yōu)異的PBAs基PIBs正極之一。當(dāng)與MoS2/CFs負(fù)極構(gòu)建雙離子PIBs時(shí)，全電池在100 mA g-1電流密度下實(shí)現(xiàn)90.7 mAh g-1 的比容量，平均庫(kù)倫效率達(dá)96.7%，100次循環(huán)后容量保持率更提升至104.4%。這項(xiàng)工作不僅驗(yàn)證了陰-陽(yáng)離子接力機(jī)制是改良傳統(tǒng)正極的普適性策略，更為設(shè)計(jì)高性能PIBs開辟了新路徑。
圖為普魯士藍(lán)基雜化正極陰-陽(yáng)離子接力存儲(chǔ)機(jī)理
（一審：劉博天 二審：馬文碩 三審：何方）
