钾离子电池（KIBs）因其低廉的成本、丰富的钾资源（地壳中含量约为2.3%，远高于锂的0.0017%）以及较低的氧化还原电位（-2.93 V，相较于锂离子电池的3.04 V），逐渐成为能源存储领域的研究热点。然而，钾离子电池的发展仍面临着诸多挑战。
在此，广东工业大学黄少铭、熊世云、张伟、许进宝等人成功制备了一种双缺陷MoSe₂（包含层间缺陷和硒空位）复合材料，并将其封装在氮掺杂多孔碳纳米纤维中（记作dd-MoSe₂-x@NC）。
研究显示，该种双缺陷结构不仅显著改善了MoSe₂的电子结构，还通过多维度的钾离子扩散通道和丰富的活性位点，极大地提升了钾离子的传输动力学和电极的内在导电性。同时，氮掺杂的多孔碳基质通过物理和化学的双重锚定策略，有效抑制了钾多硒化物的溶解和穿梭效应，缓解了体积膨胀问题。
基于此，dd-MoSe₂-x@NC电极展现出卓越的性能：在0.05 A g⁻¹的电流密度下，比容量高达418.5 mAh g⁻¹；在2.0 A g⁻¹的高电流密度下，经过1400个循环后，容量衰减率仅为0.01%；即使在10.0 A g⁻¹的极高电流密度下，仍能保持125.0 mAh g⁻¹的比容量。
图1. dd-MoSe₂-x@NC电极的电池性能
总之，该工作成功开发了一种新型的双缺陷MoSe₂复合材料（dd-MoSe₂-x@NC），通过巧妙的结构设计和材料优化，显著提升了钾离子电池的性能。
作者不仅通过实验验证了该材料的优异电化学性能，还通过理论计算揭示了其背后的机制。双缺陷结构不仅改善了MoSe₂的电子结构，还通过多维度的钾离子扩散通道和丰富的活性位点，极大地提升了钾离子的传输动力学和电极的内在导电性。
此外，氮掺杂的多孔碳基质通过物理和化学的双重锚定策略，有效抑制了钾多硒化物的溶解和穿梭效应，缓解了体积膨胀问题。因此，该工作为钾离子电池负极材料的研究提供了新的思路，也为层状过渡金属硫族化合物在钾存储领域的进一步发展奠定了坚实的基础。
图2. dd-MoSe₂-x@NC电极的实用性探究
Regulating Ion Transfer Dynamics and Potassium Polyselenide Dissolution in Dual-Defect MoSe2-x@NC for Ultrafast and Stable Potassium-Ion Storage， Advanced Functional Materials 2025 DOI: 10.1002/adfm.202424278
黄少铭 教授，博导，国家杰出青年基金获得者。1991年获南开大学博士学位。1991-1993南京大学博士后，出站后留任南京大学副教授。1996-2005先后在英国Sussex大学、澳大利亚联邦科学与工业研究院(CSIRO) 和美国Duke大学从事研究。2005年3月回国任南京大学教授、博导。2005.9-1918.12任职温州大学，2019.02月起任职广东工业大学。长期致力于低维材料及器件应用研究。在纳米结构碳材料及储能器件应用基础研究方面取得了一系列具有国际影响的成果。99年以来已在国际学术刊物上发表近300篇论文, 包括Nat. Mater., Nat. Commun., JACS., Angew. Chem. Int. Ed., AM, Nano Lett., ACS Nano, PRL, AFM, AEM, Nano Energy, Adv. Sci.,等。被引用15000余次, H指数60。申请专利70多项。先后完成和承担包括科技部973和863项目、国家杰出青年基金、国家自然科学基金委国际合作研究重点项目、面上项目等十多项。