研究人员与南京邮电大学和立命馆大学合作，开发了用于下一代蓄电池钾离子电池的新型4V级氧化物正极材料。

显示层状 K 晶体结构和钾离子扩散路径的模型图2/3M2/3Te1/3O2

继锂离子电池的成功之后，钾离子电池已成为下一代蓄电池研发的中心舞台。由于钾在地壳中含量丰富，预计成本较低，因此在我们冒险寻求未来清洁能源解决方案时，钾为满足我们不断增长的能源存储容量需求及其相关成本提供了真正的可能性。除了成本之外，钾密度还具有高能量密度，因此代表了一类新型 4 V 材料。

在本新闻稿发布之前，此类电池的正极（阴极）材料的工作电压仅适用于普鲁士蓝材料，而氧化物材料的工作电压仅限于3V左右，尽管氧化物材料表现出更好的热稳定性和其他更理想的特性。

研究人员通过晶体结构分析和理论计算选择了候选化合物，并开发了一种工作电位约为4V的复合氧化物基团，与用作锂离子电池正极材料的层状氧化物基材料的工作电位相同。特别是，所开发的氧化物基团的理论比容量为130至140mAh g^–1，平均工作电位为 36 至 43 V（相对于 K⁺/K)，并且基于正极材料的能量密度达到470至600W·h·kg^–1。因此，其性能大大超过了现有的氧化物材料，并为电池应用带来了巨大的前景。此外，这一发展是利用计算科学提前成功选择候选化合物的一个例子，证明了这种新材料开发途径的实用性。 4 V 钾类离子电池氧化物正极材料的开发代表了大型阳离子电池技术的重大进步。

尽管取得了这些进展，但钾离子电池的研究仍处于起步阶段，因此需要额外的研究和开发才能将材料投入实际应用。尽管如此，所开发的材料为构建钾离子电池做出了重大贡献，钾离子电池有望超越锂离子电池^*，从而开创钾离子电池的新时代。除此之外，这需要研究人员利用这一成果来提高正极材料的性能，同时特别开发适用于改进的正极材料的可行的负极、电解液和固体电解质。

^*锂离子电池的成功最终获得了 2019 年诺贝尔化学奖。