港理工ACS Nano：局部高浓度电解液稳定钾离子电池黑磷负极

黑磷(BP)具有优异的钾离子存储能力，但其可逆性差且容量衰减快。

香港理工大学Biao Zhang等人合成了一种具有80 wt%高BP负载量的BP-石墨（BP/G）复合材料，并通过利用局部高浓度电解液（LHCE），即双（氟磺酰）亚胺钾-磷酸三甲酯（TMP）及氟代醚（HFE）稀释剂，稳定了该复合负极。

通过简便的两步球磨方法制备了BP/G复合电极，其中BP负载量高达80 wt%。但该电极无法在低浓度(1 M，NCE) TMP基电解液中提供合适的可逆容量。通过将盐浓度增加到5 M可提高可逆性，但由于离子电导率低，倍率能力仍然很差。

因此，进一步通过HFE稀释高浓度电解液（HCE）得到LHCE（KFSI/TMP/HFE，摩尔比为1:1.7:2），以兼顾长期稳定性和倍率性能。结果，在LHCE的帮助下，该电极在0.3 A g^-1下的300 次循环中表现出342 mAh g^-1的高可逆和稳定的容量。

港理工ACS Nano：局部高浓度电解液稳定钾离子电池黑磷负极

图1. BP/G的电化学性能

这种改善源于增强的离子电导率和形成有效的SEI。LHCE可构建具有均匀元素分布的富含无机成分的SEI，从而提高BP/G的电化学性能。

一方面，共形SEI层有效地防止了电极表面的寄生反应。另一方面，均匀的SEI为适应变形提供了极好的机械稳定性，这体现在较大的最大弹性变形能上。最后，作者证明该电解液与正极也完全兼容，因此促进了具有高容量BP负极的先进钾离子电池的应用。

港理工ACS Nano：局部高浓度电解液稳定钾离子电池黑磷负极

图2. 循环后BP/G电极的XPS表征

Robust Solid Electrolyte Interphases in Localized High Concentration Electrolytes Boosting Black Phosphorus Anode for Potassium-Ion Batteries. ACS Nano 2021. DOI: 10.1021/acsnano.1c07414

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