由于锂资源日益短缺且分布不均,锂离子电池难以满足大规模储能领域的应用需要。钠离子电池和钾离子电池是最有可能满足产业化需求的低成本储能器件。相较于钠离子电池,钾离子电池具有容易实现高工作电压、倍率性能优秀、负极材料廉价易得等优势,但同时由于钾离子尺寸较大,它对正极材料的要求也更加严格。钾离子电池正极材料是制约其产业化发展的关键因素。因此,开发适用于钾离子电池的正极材料、揭示其储钾机理具有重要意义。前人研究表明,草酸盐正极材料具有较高的氧化还原电位。本课题前期调研发现,K₂TM（C₂O₄）₂族化合物（TM表示过渡金属）具有约170 mAh g^-1的理论比容量,是一种潜在的优秀钾离子电池正极材料,然而其电化学性质和储钾机理未见报道。基于Fe、Mn资源丰富、环境友好的优势,本课题研究了K₂TM（C₂O₄）₂（TM=Fe,Mn）作为钾离子电池正极的性能和工作机理。具体地,（1）K₂TM（C₂O₄）₂（TM=Fe,Mn）的合成与电化学性能研究采用水热法制备了高质量K₂Fe（C₂O₄）₂及K₂Mn（C₂O₄）₂单晶颗粒,首次获得了K₂Mn（C₂O₄）₂晶体结构;利用粉末XRD和EDX表征,验证了所制样品为高纯的预期物相;在电化学测试中,K₂Fe（C₂O₄）₂展现了优秀的电化学可逆性,在0.1C、2.0-4.25 V测试条件下获得了79.5 mAh g^-1的充电容量,对应0.92个K⁺脱出;在0.2 C下循环300次,容量保持率为85%。而K₂Mn（C₂O₄）₂在首次充电时出现异常的电压下降和不可逆性,同步辐射EXAFS测试表明Mn原子周围的局域结构遭到破坏,这可能是K₂Mn（C₂O₄）₂失效的原因。（2）K₂Fe（C₂O₄）₂反应机理的同步辐射XAS研究利用Athena程序对同步辐射X射线吸收近边光谱XANES进行分析,研究了K₂Fe（C₂O₄）₂正极材料的电荷补偿机制,证明该正极材料在充放电过程中出现可逆的Fe²⁺/Fe³⁺变化;进一步,使用FEFF程序对充放电前后的EXAFS数据进行拟合,获得了该正极材料在不同充放电状态下的k空间振荡函数χ（k）和R空间振荡函数χ（R）,证明其结构中K^β（25%）、K^γ（25%）具有电化学活性,与实验观测到的50%K⁺可逆嵌脱相一致。综上所述,本课题研究了K₂TM（C₂O₄）₂族Fe、Mn化合物的水热合成和储钾性能,发现其铁基化合物的电化学活性来源于Fe²⁺/Fe³⁺变化时K^β与K^γ的可逆脱嵌;而锰基化合物在脱钾时结构被破坏,不具有可逆性。该课题为钾离子电池正极材料的研究提供了实验基础和理论支撑。