广东
近日，南京师范大学化科院2021级本科生盛心茹在周小四教授/廖家英副研究员的指导下在钾离子电池领域取得重要研究进展。相关成果以“Synergy of phase and interface engineering of manganese difluoride enable high-efficiency potassium-ion batteries”为题发表在Energy & Environmental Science上（Energy Environ. Sci., 2025）。Energy & Environmental Science是能源环境领域的顶级期刊，最新影响因子为32.4。
转化型材料因其可通过转化反应形成富钾化合物从而实现高储钾容量，被视为钾离子电池极具潜力的负极体系。然而，材料在储钾过程中伴随的巨大体积变化通常会导致固体电解质界面膜（SEI）的反复破裂与增厚，引发电极结构劣化甚至粉化问题。针对以上问题，我们对转化型负极提出相调控与界面工程的协同优化策略，选用低成本氟化锰（MnF2）作为典型转化型金属氟化物负极进行研究。
MnF2合成采用基于PVDF的静电纺丝和热解法，通过调整锰源价态和热解温度，可以得到不同晶相。实验与理论分析表明，金红石相MnF2（R-MnF2）相较于萤石相MnF2（F-MnF2）具有更小的结构密度和体积变化。相较于传统金属氧化物负极，MnF2更有利于形成富含KF的稳定SEI膜。当R-MnF2纳米颗粒进一步嵌入碳纳米纤维（CNFs）中以提升导电性时，所制备的R-MnF2@CNFs复合材料展现出优异的储钾性能：在0.1 A g−1电流密度下容量高达407.4 mAh g−l，在5 A g−1大电流下仍保持252.1 mAh g−l的高倍率容量，且在1 A g−1下循环5000次后容量保持率高达82.6%。值得一提的是，由碳包覆KVPO4F正极与R-MnF2@CNFs负极组装的全电池表现出优异的循环稳定性，在2000次循环测试中容量衰减率仅为0.1‰/圈，性能接近当前最先进的水平。
南京师范大学化科院2021级本科生盛心茹是该论文的第一作者，周小四教授、廖家英副研究员和中科院物理所王雪锋教授为共同通讯作者，南京师范大学为第一署名单位。
来源： 南京师范大学
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