1成果简介
　　本文，郑州大学徐俊敏 副教授/王烨教授团队、香港城市大学Prof. Paul K H CHU等在《Small》期刊发表名为“Advanced 3D-Printed Potassium Ammonium Vanadate/rGO Aerogel Cathodes for Durable and High-Capacity Potassium-Ion Batteries”的论文，研究提出一种三维打印的富氧空位钒酸铵钾/还原氧化石墨烯（KNVOv/rGO）微晶格气凝胶被设计用于高性能钾离子电池（KIB）的阴极。
　　三维打印的 KNVOv/rGO 电极具有周期性的亚毫米级微通道和相互连接的打印丝，由高度分散的 KNVOv 纳米带、起皱的石墨烯片和丰富的微孔组成。rGO 骨架上定义明确的三维多孔微晶格结构不仅提供了相互连接的导电三维网络和所需的机械坚固性，还有利于液态电解质渗透到内部活性位点，从而确保 K 离子在 KNVOv 纳米颗粒内插层/脱插层的稳定电化学环境。三维打印的 KNVOv/rGO微晶格气凝胶电极具有 109.3mAh g-1的高放电容量，在50mA g-1下循环200次后容量保持率为92.6%，在 500mA g-1下循环2000次后放电容量保持率为75.8 mAh g-1。由三维打印 KNVOv/rGO组成的柔性袋式 KIB 电池具有良好的机械耐久性，在弯曲和折叠等不同变形形式下仍能保持较高的比容量。这些结果为将先进的3D打印电极材料集成到K离子电池以及设计柔性可穿戴储能设备提供了宝贵的启示。
　　2图文导读 

　　图1、a) 三维打印 KNVOv/rGO 微晶格气凝胶电极的制造过程示意图。b、c) 数码照片显示打印出的不同尺寸和层数的单片：0.6 × 0.6、0.8 × 0.8、1.0 × 1.0 和 1.2 × 1.2 平方厘米；可调节的厚度包括 3、6、12 和 24 层。d) 利用三维打印技术打印出的各种图案。e-g) 分别在硬玻璃、柔性多孔不锈钢箔和聚对苯二甲酸乙二酯（PET）上打印的设计字母（KIBS）图案。h-j) 不同放大倍数下 KNVOv/rGO 微晶格气凝胶的扫描电镜图像。k) KNVOv/rGO 纳米复合材料的 TEM 图像，插图显示了 KNVOv 纳米带的 HR-TEM 图像。

　　图2、a) KNVOv和KNVOv/rGO的XRD图。b) KNVOv 和 KNVOv/rGO 的拉曼散射光谱。c) KNVOv 和 KNVOv/rGO 的傅立叶变换红外光谱。

　　图3、a) KNVOv/rGO 微晶格气凝胶在 0.1 mV s-1 扫描速率下的前三个循环 CV 曲线。b) KNVOv/rGO 微晶格气凝胶在 50 mA g-1 下的第一、第二和第三个循环充/放电曲线。e) KNVOv/rGO 微晶格气凝胶电极在 500 mA g-1 下的循环性能和库仑效率。f) 三维打印的 KNVOv/rGO 气凝胶电极良好的电化学钾存储说明。

　　图4、KNVOv/rGO 微晶格气凝胶的钾储存机制。a) 第一周期的原位 XRD 图。

　　图5、a) KNVOv/rGO 微晶格气凝胶在不同扫描速率下的 CV 曲线。b) KNVOv/rGO 微晶格气凝胶在峰值电流下的 log(i) 和 log(v) 图。

　　图6、a) 袋式 KIB 电池的示意图。b) 印刷在铝箔（左）和柔性不锈钢箔（右）上的 KNVOv/rGO 微晶格的数码照片，尺寸为 5 cm × 5 cm。c1-c4) 铝箔 c1、c2) 和不锈钢箔 c3、c4) 上的 3D 印刷 KNVOv/rGO 微晶格在弯曲状态下的照片。d1, d2) 将软包装电池用作柔性电子手表带。e1--e4) 袋装 KIB 电池在平坦、弯曲和折叠条件下为 LED 灯泡阵列供电的数码照片。f) 袋装 KIB 电池在不同机械变形条件下的循环稳定性和 g) 电静态充放电曲线。
　　3小结
　　一种三维打印的富氧空隙钒酸铵钾（KNVOv）/rGO 微晶格气凝胶被设计为高性能钾离子电池的高容量耐用阴极。KNVOv/rGO 电极具有显著的电化学性能，包括在50mA g-1 下循环 200 次后，放电容量高达 109.3 mAh g-1，容量保持率为92.6%；优异的循环稳定性，在 500 mA g-1 下循环 2000 次后，放电容量保持率为 75.8 mAh g-1。优异的结果归功于 KNVOv 纳米颗粒中丰富的氧空位促进了电荷转移和离子扩散，以及三维打印 rGO 框架提供的坚固结构。结合了 KNVOv/rGO 微晶格的柔性软包装 KIB 在弯曲和折叠等各种变形形式下表现出令人印象深刻的机械耐久性。实际应用（包括为发光二极管和可穿戴设备供电）的展示强调了下一代可穿戴和便携式储能设备的可行性和多功能性。
　　文献: