EnSM: 用于钾离子电池的新型乙二醛基电解液

钾离子电池（KIBs）近年来凭借其原料来源丰富、成本低廉、与锂离子电池电化学机理相近等优势而逐渐受到学术界青睐。然而，作为一种新兴的电化学储能体系，KIBs缺乏成熟度较高的电极-电解液适配体系，开发适用于大尺寸钾离子快速脱嵌的电解液体系正成为新的研究热点。

图1. 该新型电解液的化学物理性质

在此，德国耶拿大学Andrea Balducci, Lukas Medenbach等人首次报道了在KIB 中使用基于乙二醛的电解液，该电解液由1.5 M KFSI盐溶解在碳酸丙烯酯（PC， 62 vol.%）、四乙氧基乙二醛（TEG，36 vol.%）和乙烯基碳酸乙烯酯（VEC，2 vol.%）的混合溶剂中构成。

最初，作者考虑该电解液的化学物理性质，并与传统的碳酸盐基电解液进行比较。随后，详细分析了该电解液中石墨和普鲁士白（PW）电极的电化学行为。最后，将两种电极组合起来实现了钾离子全电池，并研究了该器件的性能。研究表明，该电解液表现出优异的传质性能、良好的热稳定性和较宽的电化学稳定窗口。

图2. PW电极在该新型电解液中的性能

电化学测试表明，与这种创新电解液结合使用的石墨和PW电极即使在高倍率和卓越的循环稳定性下也显示出高容量，这是迄今为止这些材料中报道的最高值之一。此外，基于两种电极和该电解液组装的钾离子全电池可以高效运行，且在超过500次循环时不会产生明显的老化。

未来需要进一步研究来提高KIB的性能，并深入了解PC/TEG中1.5 M KFSI对存储机制及电解液与石墨和PW电极之间发生的界面过程的影响。总之，这项研究的结果表明，基于乙二醛的电解液可以被认为是一种新型且非常有前途的KIB电解液，将为实现安全、稳定和低成本的设备做出积极贡献。

图2. 基于该电解液的KIB电化学性能

Glyoxal-based electrolytes for potassium-ion batteries, Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.02.041