伦敦大学学院NML：层状铌酸钾钛/rGO纳米复合材料作为钾离子电池负极

石墨目前是钾离子电池（KIB）最可行的负极材料，但其他材料的研究相对不足。过渡金属氧化物就是其中之一，它具有合成工艺成熟、长期循环稳定和快速氧化还原动力学等诸多优点。

图1. 材料表征

伦敦大学学院徐杨等报告一种通过溶剂热法合成的层状钛酸钾 KTiNbO₅（KTNO）及其 rGO 纳米复合材料（KTNO/rGO），作为 KIB 的高性能负极。通过在导电rGO上的有效分布，KTNO纳米颗粒的电化学性能得到了提高。

KTNO/rGO的钾存储性能体现在其在20 mA g^-1下的首次充电容量为128.1 mAh g^-1，循环500次后的可逆容量为 97.5 mAh g^-1，保留了初始容量的76.1%，并且在1 A g^-1下具有54.2 mAh g^-1的优异倍率性能。

图2. 电化学性能研究

此外，作者通过原位XRD以及非原位XRD对其电荷存储机制进行了研究，结果表明这是一种低应变材料。这是一个有趣的结果，因为低应变材料可以最大限度地减少结构破坏，并从根本上改善循环性能，因此可以在储能行业得到广泛应用。

本文进一步的非原位XPS分析表明，钛和铌都具有氧化还原活性，能够完全还原成Ti³⁺，部分还原成Nb⁴⁺。总体而言，KTNO一方面代表了作为石墨有前景的替代品，另一方面已被证明是一种既有能力又可持续的KIB负极材料，因此值得对其低应变特性进行进一步研究。

图3. 储钾机理研究

Layered Potassium Titanium Niobate/Reduced Graphene Oxide Nanocomposite as a Potassium-Ion Battery Anode. Nano-Micro Letters 2023. DOI: 10.1007/s40820-023-01222-2