鉀金屬電池由于其幾乎取之不盡、用之不竭的廣泛鉀資源，已經成為大規模儲能有希望的候選者之一。但K⁺的不均勻沉積和枝晶在負極上的生長導致電池過早失效，限制了其進一步的應用。

圖1 材料制備及表征

中科院金屬所李峰、東北大學駱文彬等探索了一種通過親鉀多孔互連介質增強傳質的集成負極，以提高K⁺的動力學傳輸和均勻的沉積行為。具體而言，互聯的碳質納米纖維基體（CNM）與ZIF-67衍生的鈷修飾多孔氮、氧共摻雜碳（Co/NOC）被精心設計為互聯介質，通過與鉀金屬冷軋，被集成到一個耐用的鉀金屬負極（表示為K-Co/NOC/CNM）。負極中分布的互連多孔介質可以縮短K⁺的傳輸距離，也可以減少沉積/剝離過程中的內應力。

更重要的是，親鉀特性提供了與K⁺的強烈互動，推動了快速遷移。同時，Co和N，O共摻雜碳（NOC）的耦合允許碳表面富集電子，從而加速了K⁺在表面的還原。

圖2 電化學性能研究

受益于離子和電子傳輸的同時調節，這項工作開發了一種具有無枝晶表面的耐用鉀金屬負極。在碳酸酯電解液中，在1 mA cm^-2/1 mAh cm^-2的條件下，它能維持1000小時的優秀循環穩定性。

當K-Co/NOC/CNM與苝-3，4，9，10-四羧酸二酐（PTCDA）組裝成全電池作為正極時，在10C下循環100次后，它的比容量可達69.8 mAh g^-1?？傮w而言，這種通過重復冷軋和折疊工藝制備的具有快速K⁺動力學的集成負極為構建高性能的無枝晶鉀金屬電池提供了一個新的途徑。

圖3 原位可視化鉀沉積過程

Durable Integrated K-Metal Anode with Enhanced Mass Transport through Potassiphilic Porous Interconnected Mediator. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202304292