第一作者：Yuqing Zhao

通訊作者：侴術雷、雷凱翔、李林、Simi Sui

通訊單位：河北工業大學，溫州大學

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本研究通過設計一種弱溶劑電解質，顯著提升了苝四甲酸二酐（PTCDA）作為鉀離子電池正極材料的儲鉀性能。該電解質誘導PTCDA在原位形態演變，形成獨特的納米線結構，有效避免了PTCDA在非質子性電解質中的溶解問題。

實驗結果表明，PTCDA展現出優異的循環穩定性（2000個循環后容量保持率為89.1%）以及良好的倍率性能（50C時為70.3 mAh g^?1）。此外，研究還發現，PTCDA在充放電過程中形態演變的關鍵在于磺酰基團的作用。

該工作為有機電極材料的電解質設計開辟了新的機遇，并為鉀離子電池的進一步發展提供了啟示。

圖文導讀

圖1 展示了有機溶劑的介電常數、溶劑分子對PTCDA的溶解能力評估以及K||PTCDA半電池在不同電解質中的循環穩定性和初始充放電特性。

圖2 通過掃描電子顯微鏡（SEM）觀察了PTCDA電極在不同電解質中循環后的形態演變，以及通過電解質交換實驗驗證了PTCDA形態對電化學性能的影響。

圖3 展示了PTCDA電極在不同基于KFSI的電解質中循環后的形態演變，以及不同鉀鹽對PTCDA形態演變的影響。

圖4 通過外場SEM詳細觀察了PTCDA電極在首次充放電過程中的形態演變，揭示了納米線網絡結構的形成過程。

圖5 展示了K||PTCDA半電池在F-DEE電解質中的倍率性能、不同電流密度下的充放電曲線、循環穩定性，以及石墨||PTCDA全電池的充放電特性和循環穩定性。

亮點介紹

1. 電解質設計：通過使用基于乙二醇二乙醚（DEE）的弱溶劑電解質，有效抑制了PTCDA的溶解，提升了其作為鉀離子電池正極材料的電化學性能。

2. 形態演變：研究揭示了PTCDA在充放電過程中的獨特納米線形態演變，這種結構有助于加速電解質滲透和縮短離子傳輸路徑，從而加快電化學反應動力學。

3. 循環穩定性：PTCDA在弱溶劑電解質中展現出卓越的循環穩定性，經過2000個循環后容量保持率高達89.1%。

4. 倍率性能：即使在50C的高電流密度下，PTCDA仍能展現出70.3 mAh g^?1的高放電容量，顯示出優異的倍率性能。

5. 全電池應用：石墨||PTCDA全電池展現了高可逆放電容量和良好的循環穩定性，證明了該電解質在實際應用中的潛力。

文獻信息

標題：Electrolyte-Induced Morphology Evolution to Boost Potassium Storage Performance of Perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic Dianhydride

期刊：ACS Nano Letters