近日，化学与生物工程学院刘博天团队联合暨南大学黎晋良、东北师范大学李英奇团队在国际顶尖材料科学期刊Advanced Functional Materials上发表题为“Anion-Cation Relay Mechanism in Hybrid Cathodes Enables High-Performance Potassium-Ion Batteries” (doi.org/10.1002/adfm.202509849)的研究论文。论文第一作者是我院刘博天副研究员和研究生李政，桂林理工大学为第一署名单位，暨南大学黎晋良副教授、桂林理工大学宋旭昕副教授、东北师范大学李英奇副教授为论文共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金和广西科技计划等项目资助。
“摇椅式”机制在商业化电池中发挥着重要作用，其依赖于阳离子(Li⁺、Na⁺、K⁺等)在正负极之间的迁移。在各类金属离子电池中，钾离子电池(PIBs)因其钾资源储量丰富且K/K⁺氧化还原电位(-2.92 V vs. SHE)低于Na/Na⁺ (-2.71 V vs. SHE)，被视为锂/钠离子电池的理想替代储能体系。然而，正负极间的容量失配问题严重制约着高性能PIBs的发展。目前，六氰合金属酸盐、氧化物、聚阴离子化合物和有机材料虽被开发为PIBs正极，但其比容量普遍低于负极材料，成为限制PIBs应用的关键因素。
鉴于此，研究团队提出了一种基于普鲁士蓝类似物的杂化正极，其创新性地采用阴-阳离子接力工作机制。通过将MoS2/碳纤维（CFs）同时作为导电添加剂和阴离子宿主，该设计显著提升了电化学性能：在保持143.8mAhg-1高容量的同时，500次循环后容量保持率高达87.4%（单周衰减率仅0.025%），是目前报道的性能最优异的PBAs基PIBs正极之一。当与MoS2/CFs负极构建双离子PIBs时，全电池在100 mA g-1电流密度下实现90.7mAhg-1的比容量，平均库伦效率达96.7%，100次循环后容量保持率更提升至104.4%。这项工作不仅验证了阴-阳离子接力机制是改良传统正极的普适性策略，更为设计高性能PIBs开辟了新路径。
我校刘博天副研究员主要从事超级电容器、水系锌离子电池、锂/钠/钾离子电池电极材料的功能导向设计、可控合成、反应调控以及构/效关系机理等研究。发展了电极电子和离子输运能力的协同调控新方法，显著提升了电极的有效比容量和器件能量密度，构建和拓展了用于双离子储能体系的全新正极材料，相关成果被Nat Energy、Adv Sci、Adv Mater、Energy Environ Sci等权威期刊引用和推介。担任Nat Commun，CRPS等国际顶级期刊审稿人，主持国家自然科学基金1项、省部级科研项目2项、中国博士后科学基金2项。以第一作者或通讯在Nat Commun、Adv Sci、Chem Eng J、Small、Adv Funct Mater、CRPS等高水平SCI论文30余篇。
图为普鲁士蓝基杂化正极阴-阳离子接力存储机理
（一审：刘博天；二审：马文硕；三审：何方）
