徐英/杨文龙/吴天利AFM：自调节内置极性状态促进钾离子快速扩散

钾离子电池（PIBs）由于其低成本和高丰度的钾资源而引起了人们的极大关注。

图1. 材料制备及表征

兰州大学徐英、山东大学杨文龙、河南大学吴天利等组装了具有由2D纳米片组成的花状结构的自杂化BiOBr_0.5I_0.5，并将其用作PIBs负极。系统的理论计算显示，Br原子和I原子间不平衡的电荷分布导致了内部电场的增强和范德华间隙的扩大；而杂化结构导致的电子极子的减少提高了体系的稳定性和电子传导性。

此外，K⁺离子的吸收会诱导BiOBr_0.5I_0.5晶体骨架中极子态的能量演化，从而动态的K⁺离子-卤素原子原位关联形成类空穴极化子，这大大促进了充电/放电过程中K⁺离子扩散动力学和相应的反应动力学。

图2. 电化学性能研究

这种通过设计界面相互作用和电子结构的策略对高性能储能电极材料的设计具有重要意义。因此，在这种原子轨道自杂化结构的作用下，充放电过程中的K⁺离子扩散动力学和相应的反应动力学都得到了显著的提高，从而使以BiOBr_0.5I_0.5为负极的PIB在1000 mA g^-1的条件下，经过4000次循环，达到了155 mAh g^-1的高电化学性能。

图3. 动力学研究

In-Built Polaronic States Self-Regulation for Boosting Potassium-Ion Diffusion Kinetics. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202308029