青科大孟阿兰/李镇江Nano Energy：循环2000次无衰减的镁离子电池正极！

多电子反应作为有吸引力的替代方案可以提供更高的比容量，但是，它会造成结构坍塌，从而导致循环不稳定。

青岛科技大学孟阿兰、李镇江等通过电化学方法实现K⁺预嵌入策略来修饰氮掺杂管状石墨烯（VS₄/N-TG）作为镁离子电池（MIBs）的正极。

图1 K_0.20VS₄/N-TG的制备和多电子反应过程

作者通过多个非原位表征深入研究了K⁺预嵌入在与VS₄/N-TG正极复合的VS₄中引起的多电子反应过程的嵌入机制，其中V²⁺出现在K+预嵌入正极，赋予K_0.20VS₄/N-TG中V²⁺/V⁴⁺、V⁴⁺/V⁵⁺反应过程。

同时，K⁺还充当支撑结构的“支柱”以实现结构稳定性。因此，通过K⁺预嵌入策略，嵌入型K_0.20VS₄/N-TG正极同时实现了多电子反应过程和稳定结构。

图2 K_0.20VS₄/N-TG的电化学性能

实验显示，K_0.20VS₄/N-TG获得了高比容量（约190 mAh g^-1 at 50 mA g^-1）和优异循环性能，2000次循环后容量保持率接近100%。因此，这项工作中提出的K⁺预嵌入策略可同时实现高比容量和稳定的循环性能。

除此之外恒电流间歇滴定技术（GITT）和类拟电容贡献分析揭示了K_0.20VS₄/N-TG中的快速Mg²⁺反应动力学和高Mg²⁺可逆性。这些结果为电化学储能领域中利用K⁺预嵌入策略实现多电子反应过程与结构稳定性之间的协同机制提供了深入的探讨。

图3 K_0.20VS₄/N-TG反应机制的非原位表征

Insight into the coordinating mechanism of multi-electron reaction and structural stability induced by K+ pre-intercalation for magnesium ions batteries. Nano Energy 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106838

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青科大孟阿兰/李镇江Nano Energy：循环2000次无衰减的镁离子电池正极！

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