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?湖大魯兵安Small Struct.:僅需0.07 wt%添加劑,實現超穩定鉀離子電池

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固體電解質界面(SEI)對堿金屬離子電池負極的穩定性至關重要。然而,缺乏彈性的傳統SEI會在負極(如鉀離子電池負極)的反復體積膨脹過程中受損,最終導致電池失效。
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圖1.?使用和不使用PG-7添加劑的電解液的表征
湖南大學魯兵安等在傳統碳酸酯電解液中使用了一種低含量添加劑(酞菁綠PG-7,0.07 wt%),以制備出一種具有優異均勻性和良好化學穩定性的網狀彈性SEI。這種策略的原理是,PG-7可以改變電解液的溶劑化結構,并參與構建SEI。因此,在 0.1 mA cm-2的低電流密度下,K||K對稱電池可循環使用1400小時以上。
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圖2.?電解液的電化學性能
此外,K||苝-3,4:9,10-四羧基二亞胺(PTCDI)電池可穩定運行1200次循環,容量保持率達82.8%,匹配的石墨||PTCDI全電池也可運行200多次循環。理論計算和特性分析為這種策略和這種SEI的特性提供了綜合證據。
更值得注意的是,在傳統的稀碳酸酯電解液只需添加0.07 wt%就能顯著提高電池性能,而成本增加(0.17%)卻微乎其微。這些發現通過合理設計彈性SEI提供了一種新策略,有望進一步提高充電電池的性能。
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圖3.?SEI分析
Reticular Elastic Solid Electrolyte Interface Enabled by an Industrial Dye for Ultrastable Potassium-Ion Batteries. Small Structures 2023. DOI: 10.1002/sstr.202300232

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