​应化所AFM：分子间相互作用介导的钾离子插层化学

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​应化所AFM：分子间相互作用介导的钾离子插层化学
电解液设计是提高电池性能的一种有效策略。然而，确定电解质溶剂化结构中分子间相互作用在钾离子电池中鲜有报道。
​应化所AFM：分子间相互作用介导的钾离子插层化学
在此，中国科学院长春应用化学研究所明军团队发现将CPME溶剂引入到DME基电解质中可以形成溶剂-溶剂分子间相互作用。作者不仅首次通过2D 1H-1H相关光谱进行了分析，而且还发现其可以显着减弱K+-DME相互作用，从而实现石墨内可逆的K+（脱）插层。基于此，作者设计了一种新型无氟、低浓度醚基电解质。
结果显示，该电解质不仅与石墨兼容，而且有利于高能量密度和高安全钾-硫电池的设计。此外，作者进一步提出了一种新颖的分子界面模型，用于分析电极表面上 K+-溶剂-阴离子复合物受分子间相互作用影响的界面行为。
​应化所AFM：分子间相互作用介导的钾离子插层化学
图1. 不同电解质溶剂化特性与电池电化学性能
总之，该工作通过在DME/CPME (1/2, vol)电解质添加1.0 M KFSI并将其应用于KIB。研究表明，作者首次检测到二甲醚和CPME溶剂之间的分子间相互作用并在低浓度醚基电解质和石墨负极之间实现了高水平的兼容性。基于此，KC8||SPAN全电池表现有优异的电化学性能。更重要的是，作者开发了一个新的界面模型，在分子尺度上阐明了钾离子-溶剂-阴离子相互作用、钾离子脱溶行为和电化学性能之间的复杂关系。因此，该工作为金属离子电池定制电解质工程的推进铺平了道路。
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图2. 电解质在K-S电池中的应用
Intermolecular Interaction Mediated Potassium Ion Intercalation Chemistry in Ether-Based Electrolyte for Potassium-Ion Batteries, Advanced Functional Materials 2024 DOI: 10.1002/adfm.202401118

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