《表1 锂、钾元素物化性质对比[29–32]》

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《钾离子电池无机正极材料的研究进展》

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近年来，随着传统化石能源的过度消耗以及环境污染问题的日益严重，发展绿色可持续新能源变得尤为重要[1–4]。虽然太阳能、风能、潮汐能、核能等新能源得到了大力发展，但这些新能源由于受到季节、气候、地理位置等客观因素的影响而难以实现能源利用的最大化[5–8]。因此，急需发展清洁高效的能量存储系统，这对构建完整的绿色环保的可持续新能源体系有着重要意义[9–12]。作为一种典型的高效储能系统，锂离子电池由于具有比容量高、工作电压高、电荷保持能力强、允许工作温度范围广、循环使用寿命长、安全性高、环保等优点受到了越来越多的关注和研究[13–15]。然而，随着锂离子电池技术的加速发展以及其在便携式电子产品、混合电动汽车、大型智能电网等领域中的广泛应用，使得储量不高且分布严重不均的锂资源显得更加匮乏和供不应求[16–18]。因此，急需开发储量丰富和价格便宜的新材料储能电池体系[19]，于是，钾离子电池应运而生[20]。除了成本低廉、储量丰富外，钾元素与锂元素在元素周期表中处于同一主族，具有相似的物理化学特性（表1）[21–24]，可以借鉴锂离子电池的一些成功经验，并且钾的标准电极电势接近于锂的，使得钾离子电池具有较高的工作电压和能量密度[25]。此外，碱金属离子中钾离子的Lewis酸性较弱，溶剂化离子半径（Stockes半径）较小，使得溶剂化的钾离子具有较高的离子迁移数和扩散系数，而且在电解液中溶剂化的钾离子具有较低的去溶剂化能量，因此其具有较快的扩散动力学特性[26–28]。上述优势都赋予了钾离子电池更加广阔的应用前景。