近日，我校化科院沈健教授与周小四教授在钾离子电池正极领域取得重要进展，以“Uniform P2-K0.6CoO2Microcubes as a High-Energy Cathode Material for Potassium-Ion Batteries”为题发表在Nano Letters上（Nano Lett.2023, 23 (2), 694–700）。本工作是该课题组聚焦“高比能钾离子电池”的又一突出成果（Science Bulletin, 2022, 67 (2), 151–160; Nano Letters, 2022, 22 (12), 4933–4940; Science Bulletin, 2022, 67 (21), 2208–2215; Advanced Functional Materials, 2023, 33 (6), 2211290）。

钾较大的离子半径（1.38 Å）给钾离子电池电极材料的探索带来了巨大的挑战。层状金属氧化物有望实现高的体积/质量能量密度，被认为是钾离子电池最具潜力的正极材料之一。钾基过渡金属层状氧化物主要可分为两大类：P2和P3型，由于脱钾/嵌钾过程中的多相转变，循环稳定性通常较差。迄今为止，钾基层状氧化物的研究主要集中在活性金属占比和中心的调节、结构和电化学性能的优化以及钾储存机制的研究。然而，在材料形态对钾离子电池正极电化学性能的影响方面取得的进展非常有限。此外，研究表明具有微米尺寸和规则形态的正极材料可以有效减少副反应并提高振实密度，从而使正极具有高可逆容量、大体积能量密度、以及稳定循环性能。本工作通过简单的自模板法成功制备了均匀的P2-K0.6CoO2（KCO）微立方正极。KCO微立方体正极可以提供87.2 mAh g−1的高放电容量以及236 Wh kg−1的高能量密度。在0.5 C下进行1000次循环后，可逆容量高达61.9 mAh g−1，容量保持率为86.9%。此外，该课题组还利用球差电镜、原位XRD、原位XAS谱图及理论计算等手段系统地探究了KCO微立方体的结构演变和K+传输特性。

我校化科院22届博士毕业生张壮壮（现为河南师范大学化学化工学院副教授）是该论文的第一作者，南京师范大学为第一通讯单位，沈健教授和周小四教授为共同通讯作者。