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鉀金屬電池（KMBs）與層狀過渡金屬氧化物作為正極材料，由于成本低、容量大被視為一種有前景的儲能技術。然而，鉀金屬負極中不可控的枝晶生長和層狀過渡金屬氧化物正極對電解液的高化學反應性導致KMBs存在庫侖效率低、容量衰減快和低安全性等問題。

在此，漢陽大學Yang-Kook Sun教授、Jang-Yeon Hwang教授等人提出了一種電解質工程策略，通過引入己二睛(ADN)作為分子結構中含有富電子睛基(C=N)的雙功能電解質添加劑。研究表明，添加1 wt.%ADN可以改變電解質溶液的化學性質，從而提高負極-電解質和正極-電解質的界面穩定性。

在固體電解質界面層中形成C=N的親鉀化合物，可以促進鉀的均勻沉積，抑制鉀金屬電池中枝晶生長。計算和實驗結果顯示，通過減輕副反應和改善的層狀過渡金屬氧化物正極的熱穩定性可顯著提高KMB的電化學性能。

圖1. SEI成分分析

總之，該工作證明ADN在KMB中的雙重功能，可以同時穩定電解質-正極和電解質-負極界面。研究表明能夠穩定KMBs的是ADN分子結構中的C ≡ N基團。其中ADN有助于K?PF的解離，從而提高K離子的電導率。在K金屬負極，SEI層中的C≡N基團促進了K的均勻傳輸和沉積，導致K?金屬形成致密而均勻SEI。在O₃?NCCTO正極，C ≡ N和Cr⁴⁺之間的強配位可抑制副反應，從而提高了可逆Cr^3+/4+氧化還原。

增強的電解質-正極界面減輕了正極材料的結構劣化，并提高了熱穩定性。因此，ADN的加入可在電解液中發揮雙重添加劑的作用，顯著增強KMBs的電化學性能。

圖2. 全電池性能

A Dual-Functional Electrolyte Additive for High-Performance Potassium Metal Batteries， Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202304069

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?AFM：用于高性能鉀金屬電池的雙功能電解液添加劑

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