由于钾含量丰富且化学性质相似，钾金属电池 (PMB) 作为锂离子电池的经济高效替代品而受到关注。然而，不受控制的枝晶生长和界面不稳定性等问题破坏了 PMB 的性能和安全性，构成了重大挑战，需要新的解决方案来稳定阳极界面并防止枝晶形成。

东北大学研究人员及其合作者发表他们在期刊上的发现电子科学。他们的研究“使用反应性预润湿化学实现无枝晶金属钾阳极”介绍了一种在阳极上构建 KF/富锌混合界面层的新方法。钾金属。

该界面增强了离子和电子传输动力学，从而产生阳极具有改进的电化学性能和超过 2,000 小时循环的长期稳定性。

该团队使用反应性预润湿技术在钾金属阳极上开发了 KF/Zn 混合界面层，可提高电池稳定性和效率。氟化钾 (KF) 作为强大的电子隧道势垒，抑制枝晶生长，而锌 (Zn) 纳米晶体则增强电导率和离子传输。这种双层界面可以稳定阳极，促进离子和电子的无缝流动，这对于电池的长期性能至关重要。

研究表明，采用 KF/Zn@K 阳极的电池可以稳定循环超过 2,000 小时，电压波动最小，并且保持无枝晶。使用该阳极的全电池在5 C下也表现出61.6 mAh/g的高可逆容量，循环次数超过3,000次，标志着向更安全、高性能的钾金属电池大规模储能迈出了重要一步。

首席研究员 Wen-Bin Luo 博士表示：“我们的研究为钾金属电池中长期存在的枝晶生长问题提供了一种简单而有效的解决方案。”“通过设计平衡离子和电子传输的混合界面层，我们不仅增强了电池性能，还显着提高了安全性，使 PMB 更适合广泛的储能应用。”

无枝晶钾金属阳极的出现为更安全、更可靠的 PMB 提供了新的机遇，这对于大规模储能系统可能至关重要。这一突破解决了关键的安全挑战，并提供了一种可扩展的方法来促进能量密度和未来电池的使用寿命，有可能彻底改变可再生能源存储技术领域。

更多信息：Lu-Kang Zhao 等人，利用反应性预润湿化学实现无枝晶金属钾阳极，电子科学（2023）。DOI：10.1016/j.esci.2023.100201

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