transition metal oxides/sulfides,alloys,and other anode materials,as well as Prussian blue,layered metal oxides,and polyanionic compound cathode materials.We also discuss the potassium ion storage mechanism in these electrode materials and show the approaches(nanotechnology,heteroatom doping,carbon coating,composite fabrication)to further improve the electrochemical performance of the cathode and anode.In addition,we point out the key factors for potassium ion batteries performance,such as the design of anode materials,exploitation of novel cathode materials,and optimization of full potassium ion cells fabrication,which would provide new thought for the development of high performance potassium ion batteries. KEY WORDS potassium ion battery;anode materials,cathode materials,research progress;high performance 化石燃料在世界上得到了广泛的应用。然而，随着其不断地消耗，人们对可再生能源的利用也 愈加关注。但部分可再生能源所存在的间歇性和不可测性等问题则引起人们的进一步关注，例如风 能和太阳能等。通过利用高效的储能设备可以有效地将其并入电网，进而解铁这词题。锂离子电 池具有高能量密度和长循环寿命，是便携式电子设备、电动汽车等最先进的电源技术4。随着电动 汽车和大规模储能系统的快速发展，锂资源的消耗也随之加快，这使得锂离子电池的价格也逐渐上 升。为了满足对储能设备不断增长的需求，钠离子电池和钾离子电池的出现为研究人员们提 供了新的思路。 近期，研究者发现钾离子电池的诸多优点可以与锂离子电池相媲美。例如：1)钾离子与锂离 子具有相似的物理化学性质，在元素周期表上的钾与锂属间一个主族：2)地壳中钾的储量丰富， 远高于锂：3)与钠相比，钾的标准电极电势(-2.9V更接近于锂的标准电极电势(-3.04 V)，这保证了钾离子电池有较高的工作电压2以： 钾在碳负极材料的扩散速率快，商用石墨可 以用作钾离子电池负极趴；5)钾的路易斯酸性较翁使钾离子电池中形成的溶剂化离子半径比 在锂离子电池和钠离子电池中形成的溶剂化离光径更小，从而得到具有更高电导率，相应的系统 由于较小的去溶剂化能而显示出较低的界面鬼阻4。因此，不难看出钾离子电池相对其他碱金属 离子电池具有一定的优势。于是，钾离子电池得到了研究人员的广泛关注。值得注意的是钾暴露在 空气中会迅速氧化，因为钾的化学性质比锂和钠的要活跃得多)。此外，对于钾离子电池的另一个 挑战是寻找合适的材料来容纳大尺寸的K,所以正负极材料的储钾特性对于钾离子电池的电化学 性能至关重要！。本文综述了钾离子电池正负极材料的结构、性能特点以及研究现状。 1负极材料 1.1石碳 石墨是一种很赏有湔景的钾离子电池负极材料，它的资源丰富、价格低廉并且还具有优异的导 电、导热性和化学稳定性使得其成为当下锂离子电池中应用最广的负极材料。 钾是继锂之外一种可直接与石墨发生嵌入反应的碱金属元素，其反应可以形成KC8,理论容量 为279mAhg,人使得成熟的石墨负极工业重心从锂离子电池转移到钾离子电池成为可能-20。然而， 在电化学反应过程中当石墨作为钾离子电池负极材料时，会引起体积的一些变化：同时，由于容纳 体积较大的钾需要更多的碳原子，导致储钾机理也变得更加复杂。transition metal oxides/sulfides, alloys, and other anode materials, as well as Prussian blue, layered metal oxides, and polyanionic compound cathode materials. We also discuss the potassium ion storage mechanism in these electrode materials and show the approaches (nanotechnology, heteroatom doping, carbon coating, composite fabrication) to further improve the electrochemical performance of the cathode and anode. In addition, we point out the key factors for potassium ion batteries performance, such as the design of anode materials, exploitation of novel cathode materials, and optimization of full potassium ion cells fabrication, which would provide new thought for the development of high performance potassium ion batteries. KEY WORDS potassium ion battery; anode materials; cathode materials; research progress; high performance 化石燃料在世界上得到了广泛的应用。然而，随着其不断地消耗，人们对可再生能源的利用也 愈加关注。但部分可再生能源所存在的间歇性和不可测性等问题则引起人们的进一步关注，例如风 能和太阳能等。通过利用高效的储能设备可以有效地将其并入电网，进而解决这一问题。锂离子电 池具有高能量密度和长循环寿命，是便携式电子设备、电动汽车等最先进的电源技术[1-4]。随着电动 汽车和大规模储能系统的快速发展，锂资源的消耗也随之加快，这使得锂离子电池的价格也逐渐上 升。为了满足对储能设备不断增长的需求，钠离子电池[5-6]和钾离子电池[7-8]的出现为研究人员们提 供了新的思路。 近期，研究者发现钾离子电池的诸多优点可以与锂离子电池相媲美。例如：1）钾离子与锂离 子具有相似的物理化学性质，在元素周期表上的钾与锂属于同一个主族[9]；2）地壳中钾的储量丰富， 远高于锂 [10]；3）与钠相比，钾的标准电极电势（-2.93 V）更接近于锂的标准电极电势（-3.04 V），这保证了钾离子电池有较高的工作电压[11-12]；4）钾在碳负极材料的扩散速率快，商用石墨可 以用作钾离子电池负极[13]；5）钾的路易斯酸性较弱，这使钾离子电池中形成的溶剂化离子半径比 在锂离子电池和钠离子电池中形成的溶剂化离子半径更小，从而得到具有更高电导率，相应的系统 由于较小的去溶剂化能而显示出较低的界面电阻[14-16]。因此，不难看出钾离子电池相对其他碱金属 离子电池具有一定的优势。于是，钾离子电池得到了研究人员的广泛关注。值得注意的是钾暴露在 空气中会迅速氧化，因为钾的化学性质比锂和钠的要活跃得多[17]。此外，对于钾离子电池的另一个 挑战是寻找合适的材料来容纳大尺寸的 K +，所以正负极材料的储钾特性对于钾离子电池的电化学 性能至关重要[18]。本文综述了钾离子电池正负极材料的结构、性能特点以及研究现状。 1 负极材料 1.1 石墨碳 石墨是一种很富有前景的钾离子电池负极材料，它的资源丰富、价格低廉并且还具有优异的导 电、导热性和化学稳定性使得其成为当下锂离子电池中应用最广的负极材料。 钾是继锂之外一种可直接与石墨发生嵌入反应的碱金属元素，其反应可以形成 KC8，理论容量 为 279 mAh·g -1，使得成熟的石墨负极工业重心从锂离子电池转移到钾离子电池成为可能[19-20]。然而， 在电化学反应过程中当石墨作为钾离子电池负极材料时，会引起体积的一些变化；同时，由于容纳 体积较大的钾需录用稿件，非最终出版稿 要更多的碳原子，导致储钾机理也变得更加复杂