《钾离子电池关键材料与技术》主要介绍了钾离子电池的发展起源、电池及电极反应的基础理论知识、储钾正负极材料体系、电解液体系及材料理论计算方法。全书共8章，具体包括钾离子电池的基本概念和现状、钾离子电池正极材料、钾离子电池负极材料、钾离子电池电解液设计、钾离子电池隔膜与黏结剂、钾离子电池先进表征技术、全电池组装与性能优化、钾离子电池的应用与展望。
本书适于化学、物理、材料、化工、能源等相关学科领域的研究人员与工程技术人员参阅，亦可作为高等院校相关专业研究生或高年级本科生的教学参考用书。

第1章钾离子电池的基本概念和现状001
1.1钾离子电池概述002
1.2钾离子电池发展简史004
1.3钾离子电池原理及特点007
1.4钾离子电池基本概念011
参考文献014

第2章钾离子电池正极材料017
2.1概述018
2.2层状金属氧化物018
2.2.1单过渡金属氧化物021
2.2.2双金属氧化物031
2.2.3基于多金属高熵氧化物039
2.3聚阴离子插层正极材料044
2.3.1磷酸盐045
2.3.2硫酸盐/钼酸盐/草酸盐050
2.3.3焦磷酸盐051
2.3.4混合磷酸盐052
2.3.5氟衍生物054
2.3.6金属有机磷酸盐开放框架材料059
2.4普鲁士蓝类似物061
2.4.1具有两个钾离子插入位点的PBA主体063
2.4.2具有一个钾离子（K+）插入位点的PBA主体074
2.5有机化合物078
2.5.1n型正极079
2.5.2p型正极088
2.5.3双极型正极089
2.6总结与展望091
参考文献095

第3章钾离子电池负极材料110
3.1概述111
3.2插层型材料112
3.2.1石墨113
3.2.2硬碳118
3.2.3软碳122
3.2.4KTiOPO4126
3.3转换型材料128
3.3.1金属氧化物129
3.3.2金属硫化物132
3.3.3金属硒化物136
3.3.4其他转换型材料139
3.4合金型材料142
3.4.1锑基材料143
3.4.2铋基材料146
3.4.3锡基材料149
3.4.4磷基材料150
3.4.5多元合金型材料154
3.5有机材料158
3.6钾金属负极165
3.6.1电极设计167
3.6.2界面工程176
3.6.3优化电解质178
3.7总结与展望183
参考文献185

第4章钾离子电池电解液设计204
4.1概述205
4.2有机液态电解液209
4.2.1溶剂的选择211
4.2.2盐的选择222
4.2.3优化策略226
4.3水基电解液237
4.4离子液体电解液243
4.5固态电解质247
4.5.1固态聚合物电解质248
4.5.2无机固态电解质251
4.6总结与展望253
参考文献256

第5章钾离子电池隔膜与黏结剂268
5.1隔膜269
5.1.1钾离子电池隔膜的功能与特点270
5.1.2钾离子电池隔膜最新进展270
5.1.3总结与展望274
5.2黏结剂275
5.2.1黏结剂的基本工作原理276
5.2.2黏结剂的功能与特点276
5.2.3黏结剂的分类280
5.2.4总结与展望292
参考文献293

第6章钾离子电池先进表征技术298
6.1电极材料微观形貌和界面结构表征方法299
6.1.1扫描电子显微镜299
6.1.2透射电子显微镜304
6.1.3扫描探针显微镜311
6.2电极材料的成分和元素价态表征方法314
6.2.1电感耦合等离子体314
6.2.2X射线光电子能谱316
6.2.3同步辐射X射线吸收光谱320
6.2.4二次离子质谱327
6.3电极材料晶体结构表征方法329
6.3.1X射线衍射技术329
6.3.2中子衍射335
6.4电荷传输和离子扩散性能表征方法338
6.4.1循环伏安法338
6.4.2电化学阻抗谱340
参考文献342

第7章全电池组装与性能优化346
7.1概述347
7.2钾离子全电池正负极材料筛选348
7.3预钾化工艺351
7.3.1负极预钾化352
7.3.2正极预钾化356
7.3.3电解液预钾化358
7.4电解液匹配359
7.5总结与展望366
参考文献366

第8章钾离子电池的应用与展望369
8.1概述370
8.2钾离子电池的SWOT分析371
8.2.1优势（strengths）371
8.2.2劣势（weaknesses）372
8.2.3机会（opportunities）373
8.2.4威胁（threats）373
8.3钾离子电池的应用373
8.3.1国内应用374
8.3.2国外应用375
8.3.3目标应用市场376
8.4钾离子电池产业化面临的挑战377
8.5钾离子电池产业化的解决策略378
8.6总结与展望379
参考文献379

钾离子电池是能源存储领域新兴的研究方向，近年来在关键材料研发和体系构建方面取得了显著进展。随着产业化需求的日益迫切，学术界与工业界亟需系统阐述钾离子电池基本原理和材料体系的著作，以推动该技术的深度发展和应用转化。
笔者课题组长期致力于碱金属离子电池研究，在锂离子电池技术积累的基础上，近七年聚焦钾离子电池体系的研究：从正极的结构调控中探索钾离子存储机制；从合金/转换型负极的嵌钾行为分析其与锂/钠体系的差异性与普适性；通过原位表征技术揭示钾离子在正负极材料中的动态反应路径；在电解液设计中解析钾离子溶剂化结构的独特规律等。这些探索既深化了我们对钾离子电池基础科学问题的认知，也坚定了编写本书的决心。
本书基于笔者团队在钾离子电池领域的科研实践，结合国际前沿进展，系统梳理了钾离子电池的材料体系、工作原理及技术挑战。全书涵盖电化学、材料科学、表征技术等多学科交叉知识，旨在为科研人员提供理论参考，加速钾离子电池的商业化进程，推动其在可再生能源存储、低成本动力电池等领域的应用。
全书共8章，主要内容包括钾离子电池的基本概念和现状、正极材料、负极材料、电解液设计、隔膜与黏结剂、先进表征技术、全电池组装与性能优化以及应用与展望等。全书架构设计与内容审定由周小四负责。具体分工如下：第1章由段丽平、周小四负责，第2章由王洁、周小四负责，第3章由孙建露、周小四负责，第4章由满跃华、周小四、袁泽宇负责，第5章由戚海杰、杜忆忱负责，第6章由唐浩伟、杜忆忱负责，第7章由廖家英、闫东博、徐一帆负责，第8章由吕艳琪、徐一帆负责。全书由周小四统稿，杜忆忱、徐一帆核校。在编写团队中先后有十余位研究生参与了本书文献资料的收集，对他们的辛勤劳动在此表示诚挚的感谢！
在本书编纂过程中，我们广泛参阅了国内外前沿文献，将钾离子电池领域的最新研究成果系统整合于各章节内容中，相关引用文献均列于章末。在此特别向所有被引用文献的作者致以谢忱，他们的开创性工作为本书奠定了重要基础。全书架构历经多次调整优化，编写团队竭力克服研究中的挑战，期望能为钾离子电池领域的发展贡献有价值的学术参考。
鉴于水平所限，书中难免存在疏漏与不足，恳请广大读者不吝指正。

周小四