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An ultra-low concentration electrolyte with fluorine-free bulky anions for stable potassium metal batteries

Nano Research 2023年第6期16卷 8290-8296页

作者： Qinguang Liu Mei Geng Ting Yu Li Zhang Changdong Wu Jie Liu Shulin Zhao Qingxin Yang Robin Song Jingjuan Ye Fenfen Wang Yuping Wu Dengji Xiao Yuhui Chen State Key Laboratory of Materials-Oriented Chemical Engineering and School of Energy Science and EngineeringNanjing Tech UniversityNanjing 211816China Jiangsu Sunpower Co. Ltd.Taixing 225411China

Potassium metal battery is a promising alternative to Li-ion battery for large-scale energy storage due to the abundant potassium resources and high energy ***,it suffers from rapid capacity fading and safety issues due to the uncontrolled dendrite ***,we design a fluorine-free ultra-low concentration electrolyte(ULCE)with the super bulky[BPh_(4)]^(−) anions for stable potassium metal *** this special electrolyte,the migration rate of K+in the electrolyte is about six times faster than that of the[BPh_(4)]^(−) anions because of the super bulky structure of the[BPh_(4)]^(−) anions,thus resulting in a high K^(+)transference number of *** high transference number can effectively make up for the deficiency of K^(+)in ULCE for ensuring the normal operation of the potassium metal *** addition,the improved transference number can also promote the uniform distribution of K^(+)flux on the surface of the K metal anode,resulting in uniform K *** a result,this electrolyte achieves a high K plating/stripping Coulombic efficiency of 92.6%over 200 cycles and a stable discharging/charging for 100 cycles under the full battery configuration(K used as the anode and perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic dianhydride used as the cathode).

关键词： potassium metal batteries ultra-low concentration electrolyte high transference number

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