​AFM：用于高性能钾金属电池的双功能电解液添加剂

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​AFM：用于高性能钾金属电池的双功能电解液添加剂
钾金属电池（KMBs）与层状过渡金属氧化物作为正极材料，由于成本低、容量大被视为一种有前景的储能技术。然而，钾金属负极中不可控的枝晶生长和层状过渡金属氧化物正极对电解液的高化学反应性导致KMBs存在库仑效率低、容量衰减快和低安全性等问题。
​AFM：用于高性能钾金属电池的双功能电解液添加剂
在此，汉阳大学Yang-Kook Sun教授、Jang-Yeon Hwang教授等人提出了一种电解质工程策略，通过引入己二睛(ADN)作为分子结构中含有富电子睛基(C=N)的双功能电解质添加剂。研究表明，添加1 wt.%ADN可以改变电解质溶液的化学性质，从而提高负极-电解质和正极-电解质的界面稳定性。
在固体电解质界面层中形成C=N的亲钾化合物，可以促进钾的均匀沉积，抑制钾金属电池中枝晶生长。计算和实验结果显示，通过减轻副反应和改善的层状过渡金属氧化物正极的热稳定性可显著提高KMB的电化学性能。
​AFM：用于高性能钾金属电池的双功能电解液添加剂
图1. SEI成分分析
总之，该工作证明ADN在KMB中的双重功能，可以同时稳定电解质-正极和电解质-负极界面。研究表明能够稳定KMBs的是ADN分子结构中的C ≡ N基团。其中ADN有助于K−PF的解离，从而提高K离子的电导率。在K金属负极，SEI层中的C≡N基团促进了K的均匀传输和沉积，导致K−金属形成致密而均匀SEI。在O3−NCCTO正极，C ≡ N和Cr4+之间的强配位可抑制副反应，从而提高了可逆Cr3+/4+氧化还原。
增强的电解质-正极界面减轻了正极材料的结构劣化，并提高了热稳定性。因此，ADN的加入可在电解液中发挥双重添加剂的作用，显著增强KMBs的电化学性能。
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图2. 全电池性能
A Dual-Functional Electrolyte Additive for High-Performance Potassium Metal Batteries， Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202304069

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