石墨负极有望应用于钾离子电池,但受到循环过程中不可控的体积波动和枝晶生长的限制.在此,我们利用酰胺基电解质构建了具有高机械强度和离子电导率的阴离子衍生界面,可有效解决这些问题.酰胺分子的高供体数可以加强溶剂分子与K+的溶剂...石墨负极有望应用于钾离子电池,但受到循环过程中不可控的体积波动和枝晶生长的限制.在此,我们利用酰胺基电解质构建了具有高机械强度和离子电导率的阴离子衍生界面,可有效解决这些问题.酰胺分子的高供体数可以加强溶剂分子与K+的溶剂化作用,确保更多的阴离子进入初级溶剂化鞘层.缩短的溶剂与阴离子距离有利于电子从溶剂化的K+转移到阴离子,进而促进阴离子还原.生成的富含无机物的界面缓冲了充放电过程中的体积变化,抑制了K枝晶的生成,促进了钾离子的扩散.基于此,K//K对称电池以0.15 V的极化电位稳定循环超过2800 h.石墨电极实现了C?KC60?KC48?KC36?KC_(2)4?KC8的高度可逆相变,在循环100周后仍保持了217.6 mA h g-1的高放电容量和86.9%的容量保持率.组装的全电池也表现出52.5 W h kg-1的高能量密度.这项工作突出了界面结构的重要性,并为设计高性能电解质提供了全新策略.展开更多
基金supported by the National Natural Science Foundation of China(22005082)the Natural Science Foundation of Hebei Province(B2020202065 and E2020202091)+4 种基金Hebei Province Education Department Science and Technology Research Project(QN2020209)the Special Project of Local Science and Technology Development Guided by the Central Government of China(226Z4402G)Shenzhen Science and Technology Program(KQTD20190929173815000)Guangdong Innovative and Entrepreneurial Research Team Program(2019ZT08C044)the Cryo-TEM Center at SUSTech CRF that receives support from the Presidential fund and Development and Reform Commission of Shenzhen Municipality.
文摘石墨负极有望应用于钾离子电池,但受到循环过程中不可控的体积波动和枝晶生长的限制.在此,我们利用酰胺基电解质构建了具有高机械强度和离子电导率的阴离子衍生界面,可有效解决这些问题.酰胺分子的高供体数可以加强溶剂分子与K+的溶剂化作用,确保更多的阴离子进入初级溶剂化鞘层.缩短的溶剂与阴离子距离有利于电子从溶剂化的K+转移到阴离子,进而促进阴离子还原.生成的富含无机物的界面缓冲了充放电过程中的体积变化,抑制了K枝晶的生成,促进了钾离子的扩散.基于此,K//K对称电池以0.15 V的极化电位稳定循环超过2800 h.石墨电极实现了C?KC60?KC48?KC36?KC_(2)4?KC8的高度可逆相变,在循环100周后仍保持了217.6 mA h g-1的高放电容量和86.9%的容量保持率.组装的全电池也表现出52.5 W h kg-1的高能量密度.这项工作突出了界面结构的重要性,并为设计高性能电解质提供了全新策略.
