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水系鉀離子電池因其優異的性能和在便攜式和電網規模應用的安全、低成本存儲方面的內在優勢而受到長期追捧。然而，鉀離子電池化學面臨的問題是差循環穩定性和倍率性能，這是由于具有大離子半徑的K⁺不可避免地導致晶體結構不穩定。

香港城市大學支春義、中科院過程所何宏艷、Yanlei Wang等通過將商用氧化釩 (α-V₂O₅) 重構為δ-K_0.5V₂O₅(KVO)納米帶，以作為具有擴大空間層狀結構和各向異性路徑的正極材料，用于K⁺存儲，從而解決了這些問題。

具體來說，它可以在1 C倍率下提供116 mAh g^-1的高容量，在50 C下提供65 mAh g^-1的出色倍率容量，以及在1 C下1000次循環后具有88.2%容量保持率的穩定循環性能。

在全電池配置中與有機負極結合時，KVO電極可以在1 C下輸出95 mAh g-1的高容量和在10 C下20000次循環后77.3%容量保持率的循環穩定性。

圖1 對鹽包水電解液中KVO電極的整體研究

根據實驗和計算結果，超耐久循環性能歸因于KVO電極穩健的結構可逆性，超高倍率能力歸因于KVO納米帶中具有改善導電性的各向異性途徑。

此外，采用 22 M KCF₃SO₃鹽包水電解液可以阻止KVO電極的溶解問題并進一步穩定電池的循環性能。最后，設計的水系鉀離子電池即使在-30 °C下也具有優異的低溫適應性。總的來說，KVO電極可以作為開發更適合高性能水系鉀離子電池電極材料的范例。

圖2 全電池性能

Reconstructing Vanadium Oxide with Anisotropic Pathways for a Durable and Fast Aqueous K-Ion Battery. ACS Nano 2021. DOI: 10.1021/acsnano.1c05678

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