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盡管鉀電池（KBs），如鉀金屬電池和鉀離子電池，有望實現(xiàn)低成本和高能量密度，但目前還沒有能夠滿足KBs運行的專用隔膜。

湖南大學(xué)魯兵安、劉全慧、福州大學(xué)王星輝等通過對纖維素的天然超分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行工程設(shè)計，獲得了一種具有高性能的分級多孔纖維素（HPC）隔膜。

圖1. 來自苧麻的新型HPC隔膜的示意圖和纖維素的超分子結(jié)構(gòu)

具體而言，選擇苧麻為原料，采用環(huán)保型 2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基（TEMPO）介導(dǎo)的氧化和劇烈磁力攪拌，可將苧麻分解成纖維素納米原纖維（CNF），這也有助于去除木質(zhì)素和半纖維素。

纖維素的超分子和分層結(jié)構(gòu)使隔膜具有高孔隙率、優(yōu)良的機(jī)械性能、優(yōu)異的電解液潤濕性和穩(wěn)定的熱性能。小孔徑(0.64 μm)和合適的曲折度(1.83)的結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的電流分布并抑制K枝晶的刺穿。

圖2. K//K對稱電池的電化學(xué)性能

結(jié)果，K//K對稱電池的壽命超過1000小時而不發(fā)生短路。受益于高的K⁺轉(zhuǎn)移數(shù)（0.69），采用HPC隔膜的石墨//K和普魯士藍(lán)（PB）//K電池表現(xiàn)出卓越的循環(huán)穩(wěn)定性（分別為400和200次循環(huán)）和高倍率性能。

此外，采用HPC隔膜的PB//石墨全電池在100次循環(huán)中可提供86 mAh g^-1的可逆轉(zhuǎn)容量?？傮w而言，這種新型HPC隔膜通過對植物進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)改造，為KBs和其他儲能系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供了可能。

圖3. 采用HPC隔膜的KIBs的電化學(xué)性能

Natural Supra-Molecular Structure Engineering for High-Performance Potassium Batteries Separator. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202202357

原創(chuàng)文章，作者：華算老司機(jī)，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2022/10/11/d352e605c7/

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魯兵安&劉全慧&王星輝AEM：源于天然苧麻的高性能鉀電池纖維素隔膜！

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