锂资源的短缺限制了传统锂离子电池的进一步应用，作为锂离子电池的替代品，钾离子电池（PIBs）是有前途的储能系统。然而，K⁺的离子半径较大，正极材料在K⁺反复脱嵌过程中面临严重的体积变化，导致结构不稳定，扩散动力学迟缓，阻碍了PIBs的进一步发展。因此，开发先进的正极材料是解决PIBs问题的关键技术。

K₂Fe[Fe(CN)₆] （KFHCF）是PIBs中有前途的正极材料。然而，它在循环过程中存在放电容量低、循环性能差和倍率性能不足的问题。在这里，通过Mn的取代，激活了与碳原子配位的低自旋Fe（Fe^LS-C）的活性。通过适当的Mn取代（t_2g³e_g²）改变了Fe^LS-C的原始电子构型（t_2g⁶e_g⁰），提高了Fe^LS-C的利用率，加快了电荷转移，增强了材料的电导率。

研究结果表明，最佳样品K₂Mn_0.1Fe_0.9[Fe(CN)₆] （KMFHCF-0.1）在100 mA g⁻¹时提供了135 mAh g⁻¹的可逆容量，而KFHCF的容量仅为118 mAh g⁻¹。它还表现出卓越的倍率性能（在800 mA g⁻¹时为76 mAh g⁻¹）和长期的循环稳定性（在200次循环中，每次容量衰减率为0.3%）。原位XRD验证了正极材料在K⁺脱嵌过程中经历了一个高度可逆的固溶反应。这项工作拓展了普鲁士蓝类似物正极材料的设计途径。

作者信息：冯晓晗完成了论文的实验工作和数据分析工作，陈敬宇和张余祥参与了理论计算部分。

文献信息：Journal of power sources 556(2023) 232406

原文连接：https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2022.232406