锂离子电池（LIBs）以其高容量和高能量密度被广泛应用于便携式设备和电动汽车(EVS)，并在电网规模的储能方面得到了进一步的应用。为满足大规模储能的要求，节约成本和资源至关重要。因此需要进一步研究锂离子电池以外的替代储能技术，如钠离子电池和钾离子电池（KIBs）。

有鉴于此，韩国世宗大学Seung-Taek Myung首次报道了一种碳改性的Li₄Ti₅O₁₂尖晶石（C-LTO）用于储钾，其中碳涂层将电导率从10⁻⁷提高到10⁻¹ S cm⁻¹。

文章要点

1）C-LTO在0.2 C（34 mA g⁻¹）的电流密度下提供了约221 mAh g⁻¹的高初始充电容量，200次循环的保持率约为77%。而C-LTO电极的预钾化成功地提高了初始库仑效率，在高倍率（3.2 C，544 mA g^-1）下，首次容量为130 mAh g⁻¹，1000次循环保持率为70%。

2）研究发现，在电池反应过程中，K⁺离子掺入立方尖晶石Li₄Ti₅O₁₂中发生了两相反应，即富K的立方岩盐K₆LiTi₅O₁₂相和伴有Ti⁴⁺/³⁺氧化还原的富Li相Li₇Ti₅O₁₂相，这一点得到了原位X射线衍射和非原位X射线吸收分析表征结果的证实。原Li₄Ti₅O₁₂尖晶石经脱钾后可以回收。

3）C-LTO与P3-K_0.5[Mn_0.8Fe_0.1Ni_0.1]O₂正极的配对组装的全电池也证实了C-LTO电极用作高倍率和长期储钾负极材料的可行性。

参考文献

Hee Jae Kim ,  Jae Hyeon Jo ,  Ji Ung Choi ,  Natalia Voronina , Docheon Ahn ,  T ae-Yeol Jeon ,  Hitoshi Yashiro ,  Yauhen Aniskevich ,  Genady Ragoisha , Eugene Streltsov ,  Seung-T aek Myung ,  Long  Life  Anode  Material  for  Potassium  Ion Batteries  with  High-Rate  Potassium  Storage, Energy  Storage  Materials (2021)

DOI：10.1016/j.ensm.2021.05.012

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.05.012