由于钾元素在地壳中储量丰富(2.09 wt%)、成本低以及分布广泛等优势使得钾离子电池(Potassium ion batteries,PIBs)已成为了锂离子电池(Lithium ion batteries,LIBs)有潜力的替代品。然而,与锂离子电池相比,钾离子电池目前还面临一下两个主要的挑战:一是由于K⁺半径较大,在电池的循环过程中电极材料会发生体积变化,导致了电池的循环性能下降的问题;二是在钾离子电池中,其电化学过程对电解液的选择具有很强的依赖性,使用不当的电解液会导致严重的二次反应,形成不均匀的SEI膜,产生大量枝晶,使得电池性能下降。因此,针对钾离子电池面临的以上挑战,本论文开展了以下两个方面的探索工作:(1)对活性材料表面进行碳包覆以抑制活性材料的体积变化是一种有效的策略。在此策略中,形成高质量的、石墨化程度较高的碳壳涂层至关重要,并且通常依赖退火过程。然而,最佳的退火温度不仅应当考虑碳壳涂层的石墨化程度,而且还应考虑电极材料本身是否受到退火温度的影响。在此,本文详细研究了当在Sb₂S₃的升华点/熔点以上进行退火时,作为PIBs负极材料的核壳Sb₂S₃@C复合材料在形貌、化学组成以及电化学性能上的变化。实验结果表明,由于Sb₂S₃的升华和熔化,纳米棒状的Sb₂S₃@C变为球形,Sb₂S₃的含量降低,碳壳的厚度和掺杂发生变化。当退火温度为700°C时,Sb₂S₃核完全蒸发形成均匀的碳球。在所有退火样品中,以600°C退火的Sb₂S₃@C表现出最稳定的循环性能和出色的倍率性能。在“核”材料的临界温度范围内的热退火策略将为优化器件应用中的核壳复合材料的性能提供一条途径。(2)针对某一种或某一类特定的电极材料,选择合适的电解液时应考虑的关键点是电化学/化学/热稳定性、电压窗口范围、良好的离子导电性和电子绝缘性、无毒、成本低等。在此,本文以采用低成本的溶剂热法制备的一种Bi₂S₃纳米花作为钾离子电池负极材料为例,探究了三种不同的电解液对电池性能的影响。实验结果表明,采用双氟磺酰亚胺钾盐(Bis(fluorosulfonyl)imide potassium salt,KFSI)为溶质的电解液与以六氟磷酸钾(KPF₆)为溶质的电解液相比时,前者可得到更加稳定的循环伏安曲线以及显著提升Bi₂S₃纳米花材料在钾离子电池中的循环性能。