钾离子电池（PIB）因成本低廉、钾元素储量丰富，被视为下一代储能体系极具潜力的候选技术。然而以二硫化铁（FeS2）为代表的转化型负极，尽管具备高理论容量与天然储量优势，其实际应用仍受诸如反应动力学迟缓、电极-电解质界面稳定性差以及循环过程中严重的结构坍塌等诸多问题的制约。
近日，我校赵毅研究员团队受神经元网络结构启发，研发了一种新型仿生轨道-界面协同调控工程策略，可同步调控FeS2的本征电子结构和电极-电解质界面微环境。通过原子级共掺杂与原位MOF转换衍生的可调控互连碳框架的协同设计，构建了一个多尺度耦合架构，从热力学和动力学角度突破了FeS2的固有局限。Co-FeS2/C@C负极在K+储存期间具有超快的反应动力学和优越的结构完整性，在100次循环和1000次循环后，其长期循环稳定性分别达到419和269 mA h g-1。值得注意的是，即使在20 A g-1时，其超高倍率容量仍可达到268 mA h g-1。此外，以Co-FeS2/C@C负极与普鲁士蓝类似物正极适配组装的钾离子全电池具有强大的功率输出能力，可稳定驱动 LED 阵列、模型飞机、无人机、微型赛车等高功率电子装置，具备良好的实用化前景。
与此同时，构建的柔性钾离子软包电池进一步拓宽了该系统在下一代可穿戴领域中的应用场景，该柔性装置成功地集成到自供电可穿戴传感系统中，实现对手指运动、腕部活动和脉搏动力学等生理信号的连续实时监测，展现了其在柔性电子、可穿戴医疗和智能物联网技术中的强大应用潜力。研究成果以“Neuron-Inspired Orbital-Interface Engineering of FeS2 Anodes for Ultrafast and Durable Potassium Storage”为题，发表于材料顶级期刊《Advanced Materials》。
福建师范大学为该研究成果的第一完成单位，海峡柔性电子（未来科技）学院赵毅研究员、韩敏教授及西北工业大学黄维院士为该论文的共同通讯作者，我校博士研究生刘丽忠为本文第一作者，硕士研究生张棋鑫为共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金、福建师范大学青年创新团队等项目的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.74460
〔海峡柔性电子（未来科技）学院〕