A micron-size carbon-free K3V2O2(PO4)2F cathode with high-rate performance for potassium-ion batteries

阴极 阳极 储能 材料科学 碳纤维 化学工程 离子 涂层 电极 纳米技术 化学 冶金 复合材料 功率(物理) 有机化学 物理化学 工程类 物理 复合数 量子力学
作者
Zhibo Zhang,Ruize Wang,Zhihao Chen,Xingyu Liu,Ziqiang Liu,Jinquan Zeng,Xinyue Zhao,Kunyao Peng,Qianqian Yao,Xiaqing Zhang,Kai Shi,Changbao Zhu,Xingbin Yan
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:436: 135235-135235 被引量:23
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.135235
摘要

(Fluoro)phosphate-based polyanionic materials have been considered as promising cathode candidates for sodium/potassium-ion batteries (SIBs/PIBs) due to their excellent structure stability and high reaction potential. However, compared with the rapid Na+ storage of (fluoro)phosphates, the potassium analogues still exhibit poor rate capability for K+ storage. Herein, we demonstrate a micron-size fluorophosphate-based polyanionic cathode K3V4+2O2(PO4)2F (KVOPF) without needing extra carbon coating for realizing high-capacity and high-rate K+ storage. This KVOPF cathode is reported for the first time, which can deliver 105 mAh g−1 at 100 mA g−1 and 62 mAh g−1 at 2000 mA g−1, and the rate capability is comparable with its analogue Na3V2O2(PO4)2F for Na+ storage. The energy storage mechanism of KVOPF is revealed by in situ XRD: it undergoes a solid solution process followed by two continuous phase transitions during charging process, and the discharging process is opposite, exhibiting its high reversibility. In addition, a full cell was constructed by coupling with hard carbon anode. This work provides a promising cathode candidate for constructing high power-high energy PIBs.
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