近日，南京師范大學(xué)化科院2021級(jí)本科生盛心茹在周小四教授/廖家英副研究員的指導(dǎo)下在鉀離子電池領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展。相關(guān)成果以“Synergy of phase and interface engineering of manganese difluoride enable high-efficiency potassium-ion batteries”為題發(fā)表在Energy & Environmental Science上（Energy Environ. Sci., 2025）。Energy & Environmental Science是能源環(huán)境領(lǐng)域的頂級(jí)期刊，最新影響因子為32.4。

轉(zhuǎn)化型材料因其可通過(guò)轉(zhuǎn)化反應(yīng)形成富鉀化合物從而實(shí)現(xiàn)高儲(chǔ)鉀容量，被視為鉀離子電池極具潛力的負(fù)極體系。然而，材料在儲(chǔ)鉀過(guò)程中伴隨的巨大體積變化通常會(huì)導(dǎo)致固體電解質(zhì)界面膜（SEI）的反復(fù)破裂與增厚，引發(fā)電極結(jié)構(gòu)劣化甚至粉化問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題，我們對(duì)轉(zhuǎn)化型負(fù)極提出相調(diào)控與界面工程的協(xié)同優(yōu)化策略，選用低成本氟化錳（MnF2）作為典型轉(zhuǎn)化型金屬氟化物負(fù)極進(jìn)行研究。

MnF2合成采用基于PVDF的靜電紡絲和熱解法，通過(guò)調(diào)整錳源價(jià)態(tài)和熱解溫度，可以得到不同晶相。實(shí)驗(yàn)與理論分析表明，金紅石相MnF2（R-MnF2）相較于螢石相MnF2（F-MnF2）具有更小的結(jié)構(gòu)密度和體積變化。相較于傳統(tǒng)金屬氧化物負(fù)極，MnF2更有利于形成富含KF的穩(wěn)定SEI膜。當(dāng)R-MnF2納米顆粒進(jìn)一步嵌入碳納米纖維（CNFs）中以提升導(dǎo)電性時(shí)，所制備的R-MnF2@CNFs復(fù)合材料展現(xiàn)出優(yōu)異的儲(chǔ)鉀性能：在0.1 A g?1電流密度下容量高達(dá)407.4 mAh g?l，在5 A g?1大電流下仍保持252.1 mAh g?l的高倍率容量，且在1 A g?1下循環(huán)5000次后容量保持率高達(dá)82.6%。值得一提的是，由碳包覆KVPO4F正極與R-MnF2@CNFs負(fù)極組裝的全電池表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，在2000次循環(huán)測(cè)試中容量衰減率僅為0.1‰/圈，性能接近當(dāng)前最先進(jìn)的水平。

南京師范大學(xué)化科院2021級(jí)本科生盛心茹是該論文的第一作者，周小四教授、廖家英副研究員和中科院物理所王雪鋒教授為共同通訊作者，南京師范大學(xué)為第一署名單位。

來(lái)源： 南京師范大學(xué)