康飞宇/翟登云等EnSM: 醚基电解液的表面化学调控实现高度稳定的钾金属电池

2023年10月25日上午10:07 • 头条, 干货, 顶刊 • 阅读 4

可充电K金属电池 (PMB) 仍然缺乏对高反应性K负极和4 V级正极均稳定的合适电解液，虽然经典的双（氟磺酰基）酰胺钾 (KFSI) 基醚电解质对K金属具有良好的还原稳定性，但由于其氧化稳定性有限，通常仅用于<4.0 V PMB。

在此，清华-伯克利深圳学院康飞宇教授、清华深圳研究生院翟登云副教授以及美国加州大学北岭分校Kah Chun Lau等人首次报道了在中等浓度 (2.3 M) KFSI/1,2-二甲氧基乙烷 (DME) 电解液中添加少量KNO₃（50 mM），并将其用于4V级PMB。高压普鲁士蓝 (PB) 正极和 K负极均具有优异的循环性能。

图1. Ether-KNO₃的电化学特性

含KNO₃的DME电解液（Ether-KNO₃）有助于形成富含N/F物种的稳定SEI 层，从而能够在高电流密度下进行致密的K沉积。

同时，还提高了氧化稳定性（> 4.3 V）和抗Al腐蚀性，最终实现了122天（1000次循环）电池寿命的高度稳定的4 V级PMB。这项工作提供了对 K沉积电化学和硝酸盐添加剂家族的更好理解，并为4 V级 PMB的开发铺平了道路。

图2. 高电流密度下钾沉积的形态演变

Highly Stable Potassium Metal Batteries Enabled by Regulating Surface Chemistry in Ether Electrolyte, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.08.013

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康飞宇/翟登云等EnSM: 醚基电解液的表面化学调控实现高度稳定的钾金属电池

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