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A high-concentrated and nonflammable electrolyte for potassium ion-based dual-graphite batteries

Nano Research 2023年第5期16卷 6353-6360页

作者： Kexin Li Guiyou Ma Dandan Yu Wen Luo Jiaxin Li Laishun Qin Yuexiang Huang Da Chen College of Materials and Chemistry China Jiliang UniversityHangzhou 310018China Liangxin College China Jiliang UniversityHangzhou 310018China

Potassium ion-based dual-graphite batteries(KDGBs)emerge as promising devices for large-scale applications due to their high voltage,low cost,environmental friendliness.However,conventional KPF6/carbonate-based electrolytes suffer from severe oxidation decomposition,low concentration,flammability,which limit the capacity and cyclability of KDGBs.Herein,a nonflammable potassium bis(fluorosulfonyl)imide/triethyl phosphate(KFSI/TEP)electrolyte was designed for KDGBs.When the salt-to-solvent molar ratio increases to 1:1.3,graphite cathode operated at the cut-off potential of 5.2 V exhibits much enhanced capacity,excellent rate capability(26.4 mAh∙g^(−1) at 1.0 A∙g^(−1)),superior cyclability with 98%capacity retention after 350 cycles.Inorganic compounds-rich electrode/electrolyte interphase layers derived from the preferential decomposition of FSI−anions ensure good compatibility of the 1:1.3 KFSI/TEP electrolyte with K metal and graphite anodes.Based on this electrolyte,asassembled KDGBs show high operation voltage of 4.3 V and good cycling performance.This work provides feasibility for developing long-life and safe-operation DGBs.

关键词： dual-ion batteries graphite high voltage high-concentrated electrolytes phosphates

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