電極與電解質(zhì)之間的穩(wěn)固界面對于鉀離子電池（PIBs）的長期循環(huán)至關(guān)重要。實現(xiàn)這一目標(biāo)的有效策略是通過電解質(zhì)結(jié)構(gòu)工程促進形成陰離子衍生堅固而穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面（SEI）。

圖1 DX的作用示意

湖南大學(xué)于馨智等受重結(jié)晶中反溶劑應(yīng)用的啟發(fā)，提出了一種優(yōu)化電解液溶劑化結(jié)構(gòu)的無氟反溶劑策略。具體而言，這項工作報告了一種非氟化反溶劑1，4- 二氧六環(huán)（DX），用于優(yōu)化低濃度磷酸酯基電解液。這種電解液由1 M雙氟磺酰亞胺鉀（KFSI）與磷酸三甲酯（TMP）和DX抗溶劑（體積比為1:1）的混合物組成。

與傳統(tǒng)引入高氟醚溶劑的局部超高濃電解液相比，通過在磷酸酯基電解液中引入一定量的DX溶劑后，陰陽離子的相互作用得到了顯著增強，從而促進了薄而穩(wěn)定的SEI的形成，確保了PIB優(yōu)異的循環(huán)性能。

圖2 半電池性能

研究顯示，所設(shè)計的電解液與石墨負極的高度兼容，并顯示了在鉀負極循環(huán)過程中對鉀枝晶生長的有效抑制。此外，實驗結(jié)果表明，K||石墨電池在設(shè)計的電解液中循環(huán)1000次后，容量衰減可忽略不計，K||K對稱電池在超過2200小時的時間內(nèi)也表現(xiàn)出穩(wěn)定的沉積剝離性能。這項研究證明了使用無氟反溶劑優(yōu)化電解液工程的可行性，并為實現(xiàn)卓越的PIB電化學(xué)儲能系統(tǒng)提供了一種方法。

圖3 K||石墨電池性能

Nonfluorinated Antisolvents for Ultrastable Potassium-Ion Batteries. ACS Nano 2023. DOI: 10.1021/acsnano.3c05165