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魯兵安/秦志輝/樊令NSR：無添加劑電解液實現(xiàn)高壓穩(wěn)定鉀金屬電池！

電解液陰離子對于實現(xiàn)高電壓穩(wěn)定的鉀金屬電池（PMBs）至關(guān)重要。然而，常見的陰離子不能同時防止”死K “的形成和Al集流體的腐蝕，從而導(dǎo)致差循環(huán)穩(wěn)定性。

湖南大學(xué)魯兵安、秦志輝、樊令等展示了基于六氟丙烷-1,3-二磺酰亞胺（HFDF-）環(huán)狀陰離子的電解液，它可以緩解”死K”，并顯著提高PMBs的高電壓穩(wěn)定性。

圖1. 鉀金屬電池的設(shè)計理念和電化學(xué)性能

在此，作者在沒有任何添加劑的情況下來制備電解液，以研究陰離子物理化學(xué)性質(zhì)的內(nèi)在差異。具體而言，研究了0.8M KPF₆、KFSI、KTFSI和KHFDF-EC：DMC電解液。這些鉀離子電解液在室溫和低溫（~0℃）下的離子電導(dǎo)率可以達到8 mS cm^-1以上足以滿足PMBs的運行。研究顯示，0.8M KHFDF-EC: DMC（1:1, v/v）環(huán)狀陰離子基電解液可以在鉀金屬負(fù)極/正極材料上形成有效的SEI/CEI，并且對Al箔具有高電壓穩(wěn)定性（4.7 V）。

圖2. SEI分析

因此，基于KHFDF的電解液可以支持高電壓聚陰離子正極（2-4.4 V）200次循環(huán)，容量保持率超過83%，CE超過97.6%。此外，環(huán)狀陰離子基電解液的概念也適用于鋰金屬電池和鈉金屬電池。作者堅信，基于環(huán)狀陰離子的添加劑、濃度和溶劑的進一步優(yōu)化可以推動高性能金屬電池的發(fā)展。

圖3. 鉀金屬全電池性能

Cyclic-anion salt for high-voltage stable potassium metal batteries. National Science Review 2022. DOI: 10.1093/nsr/nwac134

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