湖大鲁兵安AFM：层状超导体Cu0.11TiSe2材料作为高稳定K正极

正极材料是钾离子电池（PIBs）发展的主要制约因素之一，正极材料的导电性差、反应动力学缓慢和晶体结构不稳定阻碍了其电化学性能的提高。层状超导结构可能是解决钾离子的存储和运输问题的有效策略，但目前尚未见相关报道。

在此，湖南大学鲁兵安教授等人通过TiSe₂与Cu的受控插层来制备层状超导体Cu_0.11TiSe₂材料作为PIB的高性能正极，其表现出增加的电子/离子转移速率以及改善的晶体结构稳定性。

研究表明，与纯TiSe₂相比，该层状超导体表现出更优异的循环性能，在20 mA g^-1的电流密度下300次循环后容量保持率为80%，在1000 mA g^-1（8 C）下的容量为45 mAh g^-1。此外，由Cu_0.11TiSe₂正极和石墨负极组装的全电池在20 mA g^-1的电流密度下表现出74 mAh g^-1的高可逆容量。

图1. Cu_0.11TiSe₂材料的储钾性能

作者通过XPS、原位XRD、GITT技术以及DFT计算研究了Cu_0.11TiSe₂材料的储钾机制，总结Cu_0.11TiSe₂与TiSe₂相比卓越的电化学性能可归因于以下优点：

1) 通过在TiSe₂层间隙中插入Cu离子，获得了更接近金属的超导性能；

2）层间距的扩大有利于K离子的扩散；

3）Cu_0.11TiSe₂在循环过程中的相变是高度可逆的；

4) Cu离子还在TiSe₂层之间起到支撑柱的作用，以确保K离子的传输并减轻循环过程中的体积应变。

该研究表明，层状超导材料作为PIBs正极的研究为未来电极材料的设计提供了新思路。

图2. Cu_0.11TiSe₂材料的储钾机理

Layered Superconductor Cu_0.11TiSe₂ as a High-Stable K-Cathode, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202109893

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湖大鲁兵安AFM：层状超导体Cu0.11TiSe2材料作为高稳定K正极

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