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Adv. Sci.：通過(guò)雙鹽組合調(diào)節(jié)電解液溶劑化結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的鉀金屬電池

采用鉀金屬負(fù)極的電池被認(rèn)為是一種新型的低成本、高能量?jī)?chǔ)存裝置。然而，鉀金屬負(fù)極在有機(jī)電解液中的熱力學(xué)不穩(wěn)定性會(huì)造成失控的枝晶生長(zhǎng)和寄生反應(yīng)，從而導(dǎo)致鉀金屬電池的快速容量損失和低庫(kù)倫效率。

圖1. 電解液表征

韓國(guó)漢陽(yáng)大學(xué)Yang-Kook Sun、Jang-Yeon Hwang、全南國(guó)立大學(xué)Jaekook Kim等報(bào)道了一種先進(jìn)的電解液，1M雙氟磺酰亞胺鉀（KFSI）+0.05M六氟磷酸鉀KPF₆-二甲氧基乙烷（DME），作為一種簡(jiǎn)單而有效的調(diào)節(jié)溶劑化化學(xué)的策略，以增強(qiáng)鉀金屬負(fù)極的界面穩(wěn)定性。

在1M KFSI-DME中加入0.05M KPF₆，減少了K⁺周圍的溶劑分子數(shù)量，同時(shí)導(dǎo)致了K⁺的快速脫溶。此外，在基液中加入0.05M KPF₆，減輕了溶劑分子的分解，形成了更多的KF化合物，從而提高了鉀金屬電極表面的SEI層的機(jī)械剛性。

圖2. 對(duì)稱電池性能

因此，在電沉積過(guò)程中，這些獨(dú)特的功能可以降低電解液和鉀金屬負(fù)極之間的交換電流密度，從而改善鉀電沉積的均勻性，并潛在地抑制枝晶生長(zhǎng)。

結(jié)果，即使在4 mA cm^-2的高電流密度下，在含有0.05 M KPF₆的電解液中，鉀金屬負(fù)極也能確保高面容量和前所未有的壽命，并且在對(duì)稱半電池和采用硫化聚丙烯腈正極的全電池中具有穩(wěn)定的庫(kù)倫效率。

盡管鉀金屬由于對(duì)空氣和濕氣的高度敏感，在實(shí)踐中仍然難以處理和直接使用，但作者相信，目前的策略，結(jié)合簡(jiǎn)單和低成本的工藝，能夠推動(dòng)高能量和安全鉀金屬電池應(yīng)用的發(fā)展。

圖3. 全電池性能

Regulating the Solvation Structure of Electrolyte via Dual–Salt Combination for Stable Potassium Metal Batteries. Advanced Science 2023. DOI: 10.1002/advs.202301201

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/06/48b0da26e0/

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