近日，北京科技大學(xué)新材料技術(shù)研究院曲選輝團(tuán)隊(duì)在Energy & Environmental Science（IF=30.067）上發(fā)表了題為“Zero-strain K0.6Mn1F2.7 hollow nanocubes for ultrastable potassium ion storage”的論文（DOI: 10.1039/C8EE01611A），該工作報(bào)道了一種合成均勻中空KMnF-NCs的新方法，并通過控制刻蝕反應(yīng)時(shí)間在晶體結(jié)構(gòu)中創(chuàng)造缺陷與空位。由于K和F空位的存在，這個(gè)特殊結(jié)構(gòu)可以容納由于鉀離子插入引起的體積膨脹，進(jìn)而提高KIBs的容量、倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。同時(shí)，該研究表明KMnF-NCs的晶體結(jié)構(gòu)缺陷對刻蝕反應(yīng)具有重要影響。

       在可逆充放電過程中，該片層結(jié)構(gòu)包覆的空心納米塊可以提供較大的比表面積并具有贗電容特性，進(jìn)而使材料具有展現(xiàn)出高容量、高穩(wěn)定性和優(yōu)秀的倍率性能。在400 mA·g-1的大電流密度下循環(huán)10000次仍可保持110 mAh·g-1 的容量，容量保持率高達(dá)99%。除此之外，該工作通過原位XRD和DFT計(jì)算，證明了該材料在脫嵌K離子過程中的體積變化基本可以忽略，表明刻蝕后的KMnF-NCs可以作為一類新的具有良好循環(huán)穩(wěn)定性的零應(yīng)變KIBs負(fù)極材料。北京科技大學(xué)劉志偉博士和李平教授為該論文的第一作者，北京大學(xué)王偉博士為共同通訊作者。

　　

　　曲選輝教授團(tuán)隊(duì)長期從事特種粉體材料制備、粉末冶金近終形成形技術(shù)的研究。近年來，該團(tuán)隊(duì)在曲選輝、秦明禮和李平教授的帶領(lǐng)下，致力于將新型粉體材料技術(shù)應(yīng)用于難熔金屬、軟磁合金、高導(dǎo)熱氮化鋁、鋰離子和鉀離子電極材料及燃料電池催化劑等新材料中。研制的近球形微細(xì)（納米）鎢粉、鐵粉和氮化鋁陶瓷粉滿足了粉末注射成形技術(shù)的需要，實(shí)現(xiàn)了這類難加工材料制品的近終形精密制造。相關(guān)產(chǎn)品已在國防和民用領(lǐng)域獲得應(yīng)用，曾獲國家發(fā)明專利40余項(xiàng)，教育部技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)1項(xiàng)（2011年度）、中國有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)（技術(shù)發(fā)明）一等獎(jiǎng)2項(xiàng)（2016、2017年度）。

　　

　　2016年以來，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)合成了一系列新型的電極材料，顯著提高鋰離子和鉀離子電池循環(huán)容量與穩(wěn)定性。同時(shí)，為了降低貴金屬催化劑在催化領(lǐng)域的用量，提出了貴金屬催化劑納米晶在碳與非貴金屬催化劑表面固定的概念�；�于這些新材料，該團(tuán)隊(duì)探索了其在電容器，電解水析氫、析氧以及吸波材料等領(lǐng)域的應(yīng)用。該系列創(chuàng)新性成果發(fā)表在Adv. Funct Mater, 2018, Accepted; Energy Storage Mater, 2018, 10, 268. J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 11147; J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 7053; ACS Appl. Mater. Inter, 2016, 8, 15582; ACS Appl. Mater. Inter, 2016, 8, 25954, Chem. Commun, 2017, 53, 2922等國際知名期刊上。