由於鉀含量豐富且化學性質相似，鉀金屬電池 (PMB) 作為鋰離子電池的經濟高效替代品而受到關注。然而，不受控制的枝晶生長和界面不穩定性等問題破壞了 PMB 的性能和安全性，構成了重大挑戰，需要新的解決方案來穩定陽極界面並防止枝晶形成。

東北大學研究人員及其合作者發表他們在期刊上的發現電子科學。他們的研究「使用反應性預潤濕化學實現無枝晶金屬鉀陽極」介紹了一種在陽極上建構 KF/富鋅混合界面層的新方法。鉀金屬。

此界面增強了離子和電子傳輸動力學，從而產生陽極具有改進的電化學性能和超過 2,000 小時循環的長期穩定性。

該團隊使用反應性預潤濕技術在鉀金屬陽極上開發了 KF/Zn 混合界面層，可提高電池穩定性和效率。氟化鉀 (KF) 作為強大的電子隧道勢壘，抑制枝晶生長，而鋅 (Zn) 奈米晶體則增強電導率和離子傳輸。這種雙層界面可以穩定陽極，促進離子和電子的無縫流動，這對於電池的長期性能至關重要。

研究表明，採用 KF/Zn@K 陽極的電池可以穩定循環超過 2,000 小時，電壓波動最小，並且保持無枝晶。使用此陽極的全電池在5 C下也表現出61.6 mAh/g的高可逆容量，循環次數超過3,000次，標誌著向更安全、高性能的鉀金屬電池大規模儲能邁出了重要一步。

首席研究員 Wen-Bin Luo 博士表示：“我們的研究為鉀金屬電池中長期存在的枝晶生長問題提供了一種簡單而有效的解決方案。”“透過設計平衡離子和電子傳輸的混合界面層，我們不僅增強了電池性能，還顯著提高了安全性，使 PMB 更適合廣泛的儲能應用。”

無枝晶鉀金屬陽極的出現為更安全、更可靠的 PMB 提供了新的機遇，這對於大規模儲能係統可能至關重要。這項突破解決了關鍵的安全挑戰，並提供了一種可擴展的方法來促進能量密度和未來電池的使用壽命，有可能徹底改變再生能源儲存技術領域。

更多資訊：Lu-Kang Zhao 等人，利用反應性預潤濕化學實現無枝晶金屬鉀陽極，電子科學（2023）。DOI：10.1016/j.esci.2023.100201

提供者：交易傳播