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Ultralong Life symmetric Potassium Ion Batteries Using a Bipolar Cr/Ti Based Layered Material

Chemical Research in Chinese Universities 2021年第3期37卷 739-744页

作者： WANG Ziyang ZHANG Xinyuan LIU Yuhan WANG Chunzhong DU Fei Key Laboratory of Physics and Technology for Advanced Batteries Ministry of EducationState Key Laboratory of Superhard MaterialsCollege of PhysicsJilin UniversityChangchun130012P.R.China

Based on low cost and earth abundance potassium resources,potassium-ion batteries have been regarded as the potential candidate for large-scale energy storage applications for renewable energy and smart grid.Although some earlier works have proposed reversible insertion/extraction of K^(+)ions in K cells,their cycle instability is insufficient for the further application of potassium-ion batteries.Herein,we report a symmetric potassium-ion battery with ultralong life employing a bipolar Cr/Ti based layered oxide,which contains two electrochemically active transition metals with the redox couples of Cr^(4+)/Cr^(3+)and Ti^(4+)/Ti^(3+)working on the cathode and anode side,respectively.Moreover,the(de)intercalation process in the structure and the in-situ electrochemical exchange process are investigated by ex-situ XRD.As a result,the symmetric cell based on the obtained K-based bipolar layered material exhibits a reversible capacity of 102 mA·h/g between 0.5 V and 3.5 V at 20 mA/g,an ultralong cycle life of 2000 cycles with a capacity retention of 80%and high rate capabilities.The outstanding cycling stability and rate performance endow this work with promising advantages for the future development of the novel energy storage system.

关键词： Layered oxide Potassium-ion battery symmetric electrode Ultralong life

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