用于可充电钾离子电池（PIBs）的硫属化物基负极由于其高理论容量而越来越受到的关注。然而，由于结构稳定性差、电导率低、反应表面电解质分解严重等缺点，硫属化物基负极通常表现出较差的电化学性能。
有鉴于此，武汉大学郭宇铮教授，西安交通大学丁书江教授，高国新教授，剑桥大学Kai Xi报道了通过快速的“吹气”策略，然后进行热转化工艺，合成了一系列限制在掺氮碳纳米片中的铁基氧化物和铁硫属化物纳米颗粒（Fe3O4@NC，FeS2@NC和FeSe2@NC）。
文章要点
1）这种分层的杂化纳米结构为钾的存储提供了大量的活性位点，并缩短了电子/离子的扩散路径。铁硫属化物纳米颗粒表面的外壁碳层可以抑制纳米颗粒的聚集，增强转移动力学。
2）通过取代杂化结构中的O、S和Se阴离子，研究人员系统地研究了铁基硫属化合物的储钾性能。实验结果显示，在所有测试的材料中，FeS2@NC负极表现出高的可逆容量（525.5 mAh g−1，0.1 A g−1）、长期循环性能（在5000次循环中每循环容量损失为0.016%）和优异的高倍率性能（10 A g−1时的容量达到154.7 mAh g−1）。同时，在全电池结构中也表现出优异的性能，具有极高的倍率容量（2 A g−1下的容量达到230.4 mAh g−1，）和循环稳定性（120次循环后容量保持率为88%）。
3）研究人员通过全面的原位和非原位表征，结合理论计算，揭示了杂化电极的物理化学性质。结果表明，充放电过程产生了有利的中间相，在改善原始材料的储钾性能中起关键作用。此外，K+与FeS2的相互作用具有较低低能垒，促进了更容易的扩散过程和更高的倍率容量，使得FeS2@NC成为一种用于PIB的有希望的负极材料。
参考文献
Hu Wu, et al, Blowing Iron Chalcogenides into Two-Dimensional Flaky Hybrids with Superior Cyclability and Rate Capability for Potassium Ion Batteries, ACS Nano, 2021
DOI: 10.1021/acsnano.0c06667
https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c06667
