近日，我校光电工程学院马继博士团队在钾离子电池负极材料与界面调控方面的研究取得新进展，相关成果以“Unlocking the Kinetic and Stability Limits of Fe3O4 Anodes for Potassium-Ion Batteries via External Magnetic Field Regulation”和“Remote synergy versus facet reconstruction in electrochemically driven interface evolution of Fe3C/Fe3O4/C and Cu2O/Cu/C anodes for potassium storage”为题在国际学术期刊Journal of Energy Storage（IF=10.7）发表，马继博士为第一作者和通讯作者，枣庄学院为第一单位。

外磁场调控解锁Fe3O4负极的动力学与稳定性极限转换型负极固有的动力学迟缓和结构退化是钾离子电池性能提升面临的主要障碍，研究团队改变传统材料改性思路，将外部静态磁场作为一种非侵入式调控手段引入体系，以具有“分散型”和“集中型”界面架构的Fe3O4/C复合材料为模型，团队设计三重增强机制：自旋极化加速界面电荷转移，磁离子与磁流体动力学效应增强K+扩散，以及定向构筑富无机物固体电解质界面膜。研究发现磁场对电化学性能的提升具有普适性。优化后的负极在5 A g-1下比容量达到177.8 mAh g-1，较无磁场基线提升32.6%；在1 A g-1下循环1000次后容量保持在313.1 mAh g-1，提升36.8%。

团队针对远程协同与晶面重构：导电相氧化行为主导的界面演化机制进行研究，针对转换型负极中异质界面的电化学演化工程化界面能否在循环中保持、分离的物相如何维持功能等科学问题，团队选取Fe3C/Fe3O4/C（惰性导电相）和Cu2O/Cu/C（可氧化导电相）两种模型体系，发现导电相的氧化行为决定了两条截然相反的演化路径。在惰性Fe3C体系中，初始核壳界面完全解离，但多孔碳网络独自维持了电子连通性，形成“远程协同”模式——碳网络在活性相失去直接界面接触后仍能补偿界面损失，维持电池运行。在可氧化Cu体系中，Cu2O在电化学驱动下发生从(111)到(200)的晶面重构，逐步降低Cu→Cu2O反应的过电位，使电极随循环自优化。失效后电子显微镜、X射线衍射和X射线光电子能谱为两种路径提供了直接证据。动力学分析表明电极呈现混合扩散-电容控制特征，CCC体系在1.0 mV s-1下电容贡献为46.5%。以K-PBA为正极组装的全电池在0.5 A g-1下循环1000次后容量保持率达75.0%。研究表明，界面保持并非电化学功能的必要条件，确保电子传输路径的完整性——无论通过直接接触还是间接网络连通——才是耐用转换型负极的设计关键。

文章1链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352152X26024266

文章2链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352152X26037114

（文图/科技处、光电工程学院    编辑/葛晓霞    审核/闫昕）