本文亮點：

1.研究了非晶FeVO4作為鉀離子電池負極材料的電化學(xué)性質(zhì),該材料具有超過300mAh/g的可逆儲鉀比容量；

2.該材料對鉀離子的可逆存儲來源于表面（贗）電容效應(yīng)和體相氧化還原反應(yīng)的協(xié)同作用，在此過程中Fe和V均表現(xiàn)出電化學(xué)活性；

3.和炭黑復(fù)合后，非晶FeVO4表現(xiàn)出良好的倍率和循環(huán)穩(wěn)定性，在300mA/g電流密度下能穩(wěn)定循環(huán)2000圈，庫倫效率約為99.8％。


【前沿部分】

太陽能、風(fēng)能、潮汐能等間歇性能源的不斷開發(fā)對能量存儲系統(tǒng)的價格和使用壽命提出了更加嚴格的要求。受限于鋰資源的儲量和價格，目前已經(jīng)商業(yè)化的鋰離子電池（LIBs）很難滿足這種大規(guī)模儲能的要求。相較于鋰，鉀在地殼中具有更高的存儲量，并且具有和鋰相似的標準電極電勢。因此，鉀離子電池（KIBs）有可能成為鋰離子電池的替代品。目前，對于鉀離子電池負極材料的研究主要集中在比容量較低的碳材料上。雖然金屬氧化物通常具有比碳材料更高的理論比容量，但是鉀離子較大的半徑使得這類材料在儲鉀的過程中體積變化嚴重，容量損失迅速。因此，金屬氧化物負極材料在鉀離子電池中的應(yīng)用鮮有報道。

最近，北京特種航天大學(xué)化學(xué)學(xué)院朱禹潔教授（青年千人）課題組和郭林教授課題組通過化學(xué)沉淀法成功合成了非晶FeVO4（a-FVO）材料。當用作鉀離子電池負極時，與對應(yīng)的晶體材料相比，非晶FeVO4表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。作者發(fā)現(xiàn)，在充放電過程中，表面（贗）電容效應(yīng)和體相氧化還原反應(yīng)均起到了存儲電荷的作用，材料中的Fe和V元素均表現(xiàn)出電化學(xué)活性。但與鋰離子電池中常見的金屬氧化物負極材料不同的是，F(xiàn)eVO4在放電（鉀離子嵌入）過程中并沒有生成金屬Fe或V，這有利于該材料獲得優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。