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近日，我校光电工程学院马继博士团队在钾离子电池高性能负极材料设计方面取得两项重要研究成果，分别以“In situ halide-mediated engineering enabling cascaded alloying-conversion reactions in Ag/Fe₃O₄/C composite for high-performance potassium-ion batteries”为题发表于《Chemical Engineering Journal》（中科院一区TOP，IF=13.2），以“Magnetic field-induced paradigm shift in potassium-ion batteries: from interfacial kinetics limitation to bulk transport dominance in high-loading silicon-carbon anodes”为题发表在《Journal of Energy Storage》（中科院二区TOP，IF=9.8） ，枣庄学院光电工程学院均为第一完成单位，马继博士为第一作者兼通讯作者，工作得到了山东省自然科学基金资助。

针对钾离子半径大导致的动力学迟缓和结构退化问题，团队提出了原位卤化物介导策略，在Ag/Fe₃O₄/C复合材料中构建了Ag/AgCl电子调控型异质结。热解过程中部分金属银转化为AgCl相，形成电子缺位表面（XPS证实），热力学上更有利于K-Ag合金化反应，从而降低了级联合金-转化反应的成核势垒，实现了反应路径的程序化协同。

组装KFe[Fe(CN)₆]全电池后，首次库仑效率达71.4%，在2 A g^-1高电流密度下仍可保持63.1 mAh g^-1。经1000次长循环（0.2 A g^-1），容量保持率为72.5%，平均每圈衰减仅0.026 mAh g^-1。Ragone分析显示，在6000 W kg^-1高功率下能量密度仍保持189.3 Wh kg^-1（保持率56.3%），特征功率密度高达7424.5 W kg^-1。该工作首次定量揭示了界面电子态与宏观器件性能的直接关联，为多机制级联反应复合材料的设计提供了新思路。

针对高负载硅碳负极中钾离子扩散缓慢、界面电荷转移受限的难题，研究团队引入外磁场，成功将电池的动力学限速步骤从“界面反应”转变为“体相传输主导”。系统电化学诊断表明：磁场使表观K⁺扩散系数（GITT）提升15倍，电荷转移电阻增长被抑制90%，并优化了电容贡献为主的储钾机制。

性能上，厚电极（高负载）在倍率测试后容量保持率从45.2%大幅提升至83.1%，薄电极更是达到94.3%。在负极受限的全电池中，500次循环后厚电极容量保持率从77.6%提升至82.9%，薄电极保持率高达91.7%。特别地，在5 A g-¹高倍率下，带磁场的厚电极性能反超了无磁场的薄电极。该研究为高负载电极的“能量-功率”矛盾提供了一种非侵入性的外场解决新范式。

两项成果分别从外场调控和界面电子工程角度，为突破钾离子电池的动力学瓶颈和能量-功率平衡难题提供了创新解决方案。

文章链接：

https://authors.elsevier.com/a/1n2cC_VWlWIC5C

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352152X2600914X

(文图/光电工程学院     编辑/葛晓霞     审核/闫昕）