石墨目前是鉀離子電池（KIB）最可行的負(fù)極材料，但其他材料的研究相對(duì)不足。過(guò)渡金屬氧化物就是其中之一，它具有合成工藝成熟、長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定和快速氧化還原動(dòng)力學(xué)等諸多優(yōu)點(diǎn)。

圖1.?材料表征

倫敦大學(xué)學(xué)院徐楊等報(bào)告一種通過(guò)溶劑熱法合成的層狀鈦酸鉀 KTiNbO₅（KTNO）及其 rGO 納米復(fù)合材料（KTNO/rGO），作為 KIB 的高性能負(fù)極。通過(guò)在導(dǎo)電rGO上的有效分布，KTNO納米顆粒的電化學(xué)性能得到了提高。

KTNO/rGO的鉀存儲(chǔ)性能體現(xiàn)在其在20 mA g^-1下的首次充電容量為128.1 mAh g^-1，循環(huán)500次后的可逆容量為 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的優(yōu)異倍率性能。

圖2.?電化學(xué)性能研究

此外，作者通過(guò)原位XRD以及非原位XRD對(duì)其電荷存儲(chǔ)機(jī)制進(jìn)行了研究，結(jié)果表明這是一種低應(yīng)變材料。這是一個(gè)有趣的結(jié)果，因?yàn)榈蛻?yīng)變材料可以最大限度地減少結(jié)構(gòu)破壞，并從根本上改善循環(huán)性能，因此可以在儲(chǔ)能行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

本文進(jìn)一步的非原位XPS分析表明，鈦和鈮都具有氧化還原活性，能夠完全還原成Ti³⁺，部分還原成Nb⁴⁺。總體而言，KTNO一方面代表了作為石墨有前景的替代品，另一方面已被證明是一種既有能力又可持續(xù)的KIB負(fù)極材料，因此值得對(duì)其低應(yīng)變特性進(jìn)行進(jìn)一步研究。

圖3.?儲(chǔ)鉀機(jī)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