P相层状锰基材料具有理论容量大、成本低、环境友好等优点,可作为钾离子储能的材料。然而,更大的氧-氧距离导致对K⁺-K⁺排斥的有效屏蔽更少,从而使得材料初始钾含量低并且在充放电过程中产生更多的中间相。因此,多个相转变会导致容量衰减,并且低钾含量导致初始容量低。这些都会导致电化学性能差。钾离子电池的研究正处于瓶颈期。目前,还没有具体的方法来解决这个问题。我们尝试使用掺杂的方法来提升材料的容量和倍率性能,主要内容归纳如下:1、通过高温固相法,以K_xMnO₂为改性的原始材料,我们成功制备了铜掺杂正极材料P2-K_0.35Mn_0.89Cu_0.11O₂·0.37H₂O。我们发现,铜的掺杂可以改变TMO₂和KO₂层的厚度,从而影响层间钾离子和水分子的含量。物相表征和电化学测试显示,铜的掺杂使得KO₂层增厚,有利于容纳更多的钾离子,使材料表现出额外30 mAhg^-1的容量;合适的结晶水含量在不影响钾离子传输的基础上还提供了对结构的支撑功能,掺杂后材料经过150个循环后,容量保持率为50%。表明掺杂对于调控材料中钾离子的浓度有着积极作用,铜掺杂锰酸钾电极材料有着潜在的应用前景。2、通过溶胶凝胶法成功合成了具有代表性的P3型K_0.51Mn_0.73Co_0.27O₂微米晶电极材料。通过调控反应温度,研究了钴掺杂K_xMnO₂合成的最适温度。通过一系列电化学测试和结构表征研究了其在充放电过程中的结构演变。其中,通过对充放电过程中充放电曲线形状的变化分析,研究了材料在循环过程中反应电对的变化;通过充放电过程中的非原位XRD测试,初步研究了在充放电过程中晶胞参数的变化情况和超结构产生,有助于了解传统用于锂、钠离子电池正极材料掺杂的元素在新型钾离子电池上的应用前景。p3型K_0.51Mn_0.73Co_0.27O₂微米晶在25 mAhg^-1电流密度下,初始放电容量为98 mAhg^-1,循环150圈之后,放电比容量为76 mAhg^-1,容量保持率为77.6%,表现出潜在的应用前景。