当时社会面对大规模储能具有火急需求，钾离子电池因为钾资源的丰厚和低成本，正渐渐的变成为锂离子电池的潜在替代品，特别是在大规模储能范畴展现出宽广的使用远景。但其核心部件负极资料的开发，却因钾离子半径大、循环安稳性差、低温功能欠安等难题而步履维艰。

  近来，南京师范大学周小四教授团队提出了“左右开弓”的协同调控战略，在KTiOPO4中一起引进“钾空位”和进行“氟替代”，规划了具有协同调理的K+空位和O/F无序的Ti基聚阴离子资料：碳包覆的K0.75TiO0.75PO4F0.25（KTPF/C）。实践全电池测验证明，该资料在40至60 ℃的宽温度范围内表现出优异的循环安稳性、增强的倍率功能和全气候适用性。

  作为代表性Ti基资料， KTiOPO4（KTP）具有刚性的三维结构，其宽阔的空腔能够包容大尺度钾离子，被认为是有潜力的钾离子电池负极候选者。但是在钾化进程中，从K1TiOPO4到K2TiOPO4的相变标明KTP中的原始K位点是无效的。导致所取得的容量与石墨（270 mAh g1）比较仍不行存在竞争力。怎么激活KTP中熟睡的容量，成为研讨者们面对的要害科学问题。

  针对这一问题，周小四教授团队经过溶剂热法和随后的烧结进程合成了氟替代和碳包覆的KTPF/C。在这项作业中，K+空位和氟替代的协同效果不只调理了作业电压，还导致某些区域的反常电压下降。O2被F替换导致构成K+空位以坚持电荷平衡，成功激活了额定的钾存储位点，还下降了资料的分子量。制备的KTPF/C表现出高钾存储容量，约204.7 mAh g1。理论核算与试验依据成果得出，这两种调控手法产生了显着的协同效应。经过优化的KTPF/C负极资料展现出一系列令人瞩目的功能。F诱导的结构无序导致在钾化进程中体积胀大下降至7.3%，以此来完成了超越20000次的超长循环寿数。一起，K+空位与碳包覆之间的协同效果显着地增强了钾离子和电子的传输动力学，使资料在高达5 A g1的电流密度下仍能坚持优异的倍率才能，到达125.1 mAh g1。全电池测验进一步证明了该资料的优异循环安稳性、增强的倍率功能和广泛的环境适应性。该规划不只显着提升了电池的循环寿数，更完成了在酷寒环境下安稳运转，为开展低成本、高功能的全气候钾离子电池拓荒了新途径。

  该项研讨不只成功开宣布一种高功能钾离子电池负极资料，更重要的是供给了一种普适性的资料规划思路：经过多种缺点工程的协同效果，能够从电子、离子和结构多个层面一起优化资料功能。这种“协同调控”战略关于规划其他新式动力存储与转化资料具有重要的学习含义。