湖大于馨智ACS Nano：无氟反溶剂助力超稳定钾离子电池

电极与电解质之间的稳固界面对于钾离子电池（PIBs）的长期循环至关重要。实现这一目标的有效策略是通过电解质结构工程促进形成阴离子衍生坚固而稳定的固体电解质界面（SEI）。

图1 DX的作用示意

湖南大学于馨智等受重结晶中反溶剂应用的启发，提出了一种优化电解液溶剂化结构的无氟反溶剂策略。具体而言，这项工作报告了一种非氟化反溶剂1，4- 二氧六环（DX），用于优化低浓度磷酸酯基电解液。这种电解液由1 M双氟磺酰亚胺钾（KFSI）与磷酸三甲酯（TMP）和DX抗溶剂（体积比为1:1）的混合物组成。

与传统引入高氟醚溶剂的局部超高浓电解液相比，通过在磷酸酯基电解液中引入一定量的DX溶剂后，阴阳离子的相互作用得到了显著增强，从而促进了薄而稳定的SEI的形成，确保了PIB优异的循环性能。

图2 半电池性能

研究显示，所设计的电解液与石墨负极的高度兼容，并显示了在钾负极循环过程中对钾枝晶生长的有效抑制。此外，实验结果表明，K||石墨电池在设计的电解液中循环1000次后，容量衰减可忽略不计，K||K对称电池在超过2200小时的时间内也表现出稳定的沉积剥离性能。这项研究证明了使用无氟反溶剂优化电解液工程的可行性，并为实现卓越的PIB电化学储能系统提供了一种方法。

图3 K||石墨电池性能

Nonfluorinated Antisolvents for Ultrastable Potassium-Ion Batteries. ACS Nano 2023. DOI: 10.1021/acsnano.3c05165