2026年3月3日，秦磊研究员课题组与美国俄亥俄州立大学吴屹影教授团队合作，在能源材料领域顶级期刊《Energy Storage Materials》上发表了题为“Realizing anode-free potassium-organic batteries via sacrificial potassium superoxide additives”的研究论文。该工作首次将超氧化钾（KO₂）作为牺牲性正极添加剂引入无负极钾—有机电池体系，创新性解决了电池初始钾离子源匮乏的核心难题，同时开发出低成本、高安全性的KO₂化学合成路线，大幅降低了无负极钾电池实用化门槛。深圳大学高等研究院为第一完成单位，硕士生李一硕为论文第一作者，秦磊研究员、吴屹影教授为该文章的共同通讯作者。

无负极钾—有机电池结合了有机正极环境友好、成本低廉的优势与无负极架构高能量密度、高安全性的特点，在大规模储能领域展现出巨大应用潜力。但该体系正、负极均无预存钾离子源，且传统正极补偿添加剂存在分解动力学慢、补偿容量低、释放有害气体等问题，成为制约其发展的关键瓶颈。KO₂作为钾—氧气电池的唯一放电产物，具备热力学与动力学稳定性，其分解仅释放钾离子和氧气，无有害固体残留，是理想的钾离子补偿候选材料。

本研究首次将KO₂预负载于有机正极（PTCDA）并作为牺牲式钾离子源，其独特的溶剂介导分解机制，依靠可溶性超氧根阴离子的迁移传递，在无额外导电剂的条件下实现了97.9%的理论容量利用率，分解过电位低于190 mV，反应动力学优异。在线差分电化学质谱（DEMS）证实KO₂分解为单电子转移过程，二氧化碳释放量极低，保证了电极与电解液的电化学稳定性。同时，团队创新性开发出一种在室温条件下KO₂化学合成新方法，仅需5分钟即可制备高纯度KO₂，成本仅为商用KO₂的1/3，兼具高效性与经济性。

基于该策略构建的无负极Cu||PTCDA@KO₂电池，通过KO₂分解释放的钾离子在裸铜集流体上沉积形成钾负极，成功实现了电池的可逆循环，在300次循环后仍保留84.9 mAh/g的比容量，平均库伦效率高达99.5%。并且该体系与现有干燥间电池制造工艺高度兼容。

该项研究首次实现了KO₂基自牺牲式添加剂在无负极钾有机电池中的应用，不仅为解决无负极碱金属离子电池初始离子源匮乏问题提供了全新思路，也推动了超氧化物基正极补偿剂的实用化发展，为下一代高能量密度、低成本储能电池的设计与开发奠定了重要理论和实验基础。

该研究得到深圳市科技计划（JCYJ20250604182101002）等资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2026.105019

图1 研究概要图。