Adv. Sci.：循环达5万次！超稳定快充和耐高温可充钾电池！

开发快速充电、高温和可持续的电池对于在电动汽车、电网规模的电能存储和高温地区大规模部署储能设备至关重要。

乔治梅森大学 Chao Luo等展示了一种基于丰富和可持续的有机电极材料（OEM）和钾资源的无过渡金属全有机可充钾电池（RPB），以用于快速充电和高温应用。

图1. 全有机电池中的氧化还原反应示意图

具体而言，作者使用四羟基-1,4-苯醌钾盐/N掺杂石墨烯（TBPS/NG）作为负极，聚苯胺/N掺杂石墨烯（PANI/NG）作为正极。在全有机PRB中，高导电性的NG被用于正极和负极，以增加导电性，适应巨大的体积变化，并在反复的钾化/脱钾化过程中保持有机电极的结构完整性。

此外，由于二乙二醇二甲醚（DEGDME）的高沸点（162℃）和低挥发性，以及可形成稳定的K₂CO₃和富含KF的SEI，所以采用了高浓度的电解液，即2.8 M KPF₆，以进一步提高全有机RPB的性能。稳定的电解液和SEI对于快速充电和高温的全有机RPB的稳定性是至关重要的。此外，高浓度的电解液还减轻了OEM的溶解，进一步提高了长期循环稳定性。

图2. 室温下RPB中TBPS/NG负极的电化学性能

因此，在室温下，全有机RPB在50 mA g^-1时可提供188.1 mAh g^-1的高比容量，在1 A g^-1和5 A g^-1时可提供6000和50000次循环的超长寿命，展示了一种超稳定和快速充电的全有机电池。

即使在70-100℃下，高质量负载（6.5 mg cm^-2）的全有机RPB仍表现出高达2A g^-1的高倍率能力和500次循环的长寿命，展示了其卓越的高温性能。总之，这项工作中展示的电池配置显示了在极端条件下可持续电池实际应用的巨大前景。

图3. 低质量负载全有机RPB的室温电化学性能

A Fast-Charging and High-Temperature All-Organic Rechargeable Potassium Battery. Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202106116

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