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Adv. Sci.：通過雙鹽組合調(diào)節(jié)電解液溶劑化結(jié)構(gòu)實現(xiàn)穩(wěn)定的鉀金屬電池

采用鉀金屬負(fù)極的電池被認(rèn)為是一種新型的低成本、高能量儲存裝置。然而，鉀金屬負(fù)極在有機電解液中的熱力學(xué)不穩(wěn)定性會造成失控的枝晶生長和寄生反應(yīng)，從而導(dǎo)致鉀金屬電池的快速容量損失和低庫倫效率。

圖1. 電解液表征

韓國漢陽大學(xué)Yang-Kook Sun、Jang-Yeon Hwang、全南國立大學(xué)Jaekook Kim等報道了一種先進的電解液，1M雙氟磺酰亞胺鉀（KFSI）+0.05M六氟磷酸鉀KPF₆-二甲氧基乙烷（DME），作為一種簡單而有效的調(diào)節(jié)溶劑化化學(xué)的策略，以增強鉀金屬負(fù)極的界面穩(wěn)定性。

在1M KFSI-DME中加入0.05M KPF₆，減少了K⁺周圍的溶劑分子數(shù)量，同時導(dǎo)致了K⁺的快速脫溶。此外，在基液中加入0.05M KPF₆，減輕了溶劑分子的分解，形成了更多的KF化合物，從而提高了鉀金屬電極表面的SEI層的機械剛性。

圖2. 對稱電池性能

因此，在電沉積過程中，這些獨特的功能可以降低電解液和鉀金屬負(fù)極之間的交換電流密度，從而改善鉀電沉積的均勻性，并潛在地抑制枝晶生長。

結(jié)果，即使在4 mA cm^-2的高電流密度下，在含有0.05 M KPF₆的電解液中，鉀金屬負(fù)極也能確保高面容量和前所未有的壽命，并且在對稱半電池和采用硫化聚丙烯腈正極的全電池中具有穩(wěn)定的庫倫效率。

盡管鉀金屬由于對空氣和濕氣的高度敏感，在實踐中仍然難以處理和直接使用，但作者相信，目前的策略，結(jié)合簡單和低成本的工藝，能夠推動高能量和安全鉀金屬電池應(yīng)用的發(fā)展。

圖3. 全電池性能

Regulating the Solvation Structure of Electrolyte via Dual–Salt Combination for Stable Potassium Metal Batteries. Advanced Science 2023. DOI: 10.1002/advs.202301201

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