北航王华AM：钾金属电池-40°C下实现14.2 mAh高容量！

高质量负载和高面积容量是商业电池的关键指标，它们通常受限于厚电极中的大电荷传输阻抗。这在低温条件下可能会发生动力学恶化，因此在寒冷的气候条件下实现高容量的电池仍然具有挑战性。

北京航空航天大学王华等通过消除正极中的动力学障碍并将其与稳定的负极配对，成功地制造了低温高面容量的可充钾-碲（K-Te）电池。

图1 具有微尺寸Te电极的PMBs的配置及其低温高面容量

具体而言，通过在Cu集流体上简单地涂覆微小的Te，在循环过程中可原位可逆地构建无定形的Cu_1.4Te和Cu，从而显著促进离子和电子在电极上的传输，进而提高了电极动力学和高负载电极中电化学活性材料的利用率。

另外，在优化的电解液中，0.5 M六氟磷酸钾（KPF₆）-1,2-二甲氧基乙烷（DME）中的快速K⁺脱溶化动力学改善了K金属的可逆性和沉积行为，同时，1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚（TTE）添加剂有利于在SEI内层形成KF以稳定K金属负极。

图2 Te-Cu电极的快速动力学

因此，设计良好的钾金属电池在-40°C下实现了1.25 mAh cm^-2的高面积容量，超过了大多数报道的低温电池。此外，作者还成功地制备了一个质量负载为3 mg cm^-2的软包电池，它在-40°C下表现出14.2 mAh的高容量。这项工作突出了电极设计和电解液工程对低温下高面容量的重要性，并代表了向低温电池实际应用迈出的关键一步。

图3 K金属在-40°C超低温下的性能和表征

Low-Temperature High-Areal-Capacity Rechargeable Potassium Metal Batteries. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202205678

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