□ 本报记者 程晓琳
你是否经历过手机电量“跳崖”、电动车冬天续航“腰斩”、充电慢如蜗牛？这些日常用电烦恼，未来或将被一种新型钾离子电池解决。近日，南京师范大学周小四教授团队成功研发出一种名为KTPF/C的负极新材料，该材料不仅让电池充得更快、用得更久，还能在-40℃的严寒和60℃的高温中稳定工作，循环使用20000次后仍损耗极小。
团队选择磷酸钛氧钾（简称KTP，一种无机非线性光学晶体材料）作为基础材料，通过“氟取代+碳包覆”的协同改造，极大提升了电池性能。周小四教授用“停车场”比喻解释道：原来材料中的部分钾离子像长期不动的“僵尸车”，占据了大量“停车位”，导致电池容量受限。而“氟取代”相当于提前清理出空车位，形成“K^+空位”，让更多钾离子能够顺畅“停车”，储电能力因此大增。同时，“碳包覆”则构建起一张“导电高速网”，让充电速度显著提升。此外，KTPF/C材料凭借K^+空位带来的结构优势，极大降低离子迁移阻力，让电池在极寒中仍能高效充放电，高温下也保持稳定，极大拓宽了电动车、户外储能等设备的适用边界。
“为什么能用20000次还几乎不坏？”面对这一问题，周小四表示，关键在于“氟取代”带来的结构稳定性，材料在反复充放电中体积膨胀率极低，仅为7.3%，有效避免了电极破碎、活性物质脱落等问题，从而实现了超长寿命。
尽管实验室成果喜人，但团队也坦言，新材料要真正走进生活，还需跨越成本控制、批量生产一致性、全电池系统集成三大关口。目前，团队已与多家企业展开接洽，推动KTPF/C材料的产业化进程。周小四透露，团队下一步将聚焦于研发与之匹配的高性能正极与电解液，打造“充得快、用得久、全气候、高安全”的实用化钾离子电池，为绿色能源时代提供关键技术支撑。