香港理工大学张标Angew:揭示无负极钾金属电池中电极表面化学对界面稳定性和沉积均匀性的决定作用

采用无负极配置的钾金属电池能够实现具有竞争力的能量密度,但这需要通过引导钾的平滑生长和构建机械稳定的固体电解质界面(SEI)来实现卓越的钾沉积/剥离可逆性。

电解液工程是最广泛采用的策略,但对于电极效应的理解则较少。

基于此,2025年3月20日,香港理工大学张标等人在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition发表题为《Unraveling Electrode Surface Chemistry in Determining Interphase Stability and Deposition Homogeneity for Anode-free Potassium Metal Batteries》的研究论文。

研究证明,电解液的分解程度也可以通过电极表面改性来调节。

通过在铝(Al)集流体上涂覆一层镍修饰的碳纳米纤维薄层,可以显著提高其功函数,从而大大抑制大量的溶剂还原,导致形成富含无机物的SEI。

这种SEI具有较大的弹性变形能量,以适应体积变化,并且具有高离子导电性,以加速反应动力学。

此外,亲钾的镍物种提供了丰富的活性位点,以诱导均匀的钾沉积。

得益于稳定界面和促进成核的协同作用,改性的铝能够在普通浓度的电解液中实现一个4.4伏的无负极电池,且无需负极预循环。

Unraveling Electrode Surface Chemistry in Determining Interphase Stability and Deposition Homogeneity for Anode-free Potassium Metal Batteries,Angew. Chem. Int. Ed.,2025.https://doi.org/10.1002/anie.202502091

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