杨蒙蒙，姚卫棠

（西南科技大学核废料与环境安全基础科学实验室，四川绵阳621010）

当代社会对新型电池技术的需求不断增长，特别是对于需要更多储备和更低成本的大型固定电源应用[1-5]。而商用锂离子电池（LIB）由于锂资源的短缺（地球集群中为百万分之二十）和地理分布不均匀（主要在智利、玻利维亚和中国），导致其成本不断攀升[6-12]。LIB将继续应用于电子设备和电动汽车，但很难在经济上与大规模储能竞争。这些挑战为可替代、可持续和低成本的电池技术[如钠离子电池（SIB）和钾离子电池（PIB）]的深入研究奠定了基础。钾、钠和锂元素属于第一主族，三者有类似的物化性质，而钾和钠在自然界的储量远高于锂，因此PIB 与SIB 均有望作为大规模储能器件在未来实现应用[13-15]。但由于Na+半径大（1.02Å，1Å=10-10m）和标准电极电势（-2.71V vs.SHE）高，因此SIB 的能量密度和功率密度与LIB 有较大差距[16-19]。而关于PIB 的研究较少，直到相关的实验结果证明K+可以从石墨层中电化学嵌入/脱嵌，人们才致力于研究PIB 的可行性[20-21]。除了丰富的钾资源外，PIB还具有其他的优势，如钾电解质的电导率更高、电压平稳性更高、能量密度更高以及使用某些关键的电极材料的可能性（如石墨）[22-24]。这些优势使PIB成为下一代最有希望的储能系统之一，而PIB的低能量密度、电池材料（电解液）的高成本是其发展的重要限制因素[25-26]。

PIB 的结构与LIB 和SIB 相似，主要包括负极、有机电解质和正极。PIB的工作原理也符合典型的摇椅工作机制（图1）[27-34]。在过去的几年中，阻碍PIB快速发展的一个重要原因是缺少合适的负极材料，而负极材料对电池容量具有重要影响。……