鲁兵安/王成新Nature子刊：电极皮肤实现5000次循环钾金属电池！

在自然界中，人体是一个完美的自组织和自修复系统，皮肤可以保护内部器官和组织免受外部损害。

图1. 钾金属电池的优点和电极皮肤的制备

湖南大学鲁兵安、中山大学王成新等展示了一种模仿人体皮肤的金属电极皮肤（MES）来稳定金属界面的策略。具体而言，采用简单有效的工艺将含氟氧化石墨烯（F-GO）转移到铜箔上，然后使用轧制工艺将其重新定位到金属表面。

所设计的MES具有较高的表面平整度，这控制了初始循环中的表面电场强度，均匀的电场会影响离子浓度，使离子均匀地沉积在电极表面。在初始沉积过程中，F-GO容纳了一些金属，大大缓解了界面的体积变化。

此外，碱金属可以促进碳-氟键的裂解，生成富含氟化物的SEI，从而增强SEI的机械强度，增强的界面进一步使高活性的金属负极钝化，提高了沉积/剥离过程中的界面稳定性。

图2. 钾金属电池的电化学性能

因此，在电流密度为0.5 mA cm^-2和容量为0.5 mAh cm^-2的情况下，对称电池的沉积/剥离寿命对覆盖有MES的金属负极来说长达2300小时。另外，Cu@MES||K非对称电池的循环寿命达到3200小时以上（1600次循环），是迄今为止非对称电池中最长的循环寿命，这证明了MES可以大大改善电极的界面稳定性。

最后，与普鲁士蓝（PB）正极配对后全电池也表现出优异的循环稳定性和倍率能力（1000 mA g^-1，循环寿命超过5000次）。具有吸引力的性能和稳定性表明MES在高能金属电池方面有很大的潜力，这可能为下一代电池驱动的应用铺平道路。

图3. PB||K电池的性能

Building electrode skins for ultra-stable potassium metal batteries. Nature Communications 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-38065-9

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鲁兵安/王成新Nature子刊：电极皮肤实现5000次循环钾金属电池！

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