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课题组在Advanced Materials发表了题为“Low-Temperature High-Areal-Capacity Rechargeable Potassium-Metal Batteries”的文章
来源: 时间:2022-07-24 浏览:

高面积容量对于高能量密度的商用电池至关重要,这往往需要在集流体上负载更多的活性材料。然而,高负载厚电极内部的离子和电子传导率通常会大幅下降,导致动力学性能变差和活性材料利用率降低。这些问题在低温环境可能会更加严重,导致容量、能量密度和循环寿命急剧下降。迄今为止,可充电电池在-30°C以下的面积容量很少超过1 mAh cm-2,这严重限制了高负载电池在极端低温环境下的实际应用。在此,我们通过合理的电极设计与电解液调控,成功地制备了一种低温高面积容量的可充电钾-碲(K-Te)电池。具体而言,将微米尺寸的Te涂覆在Cu集流体上(Te-Cu电极),即可在厚电极中原位电化学自重构快离子导体非晶Cu1.4Te,这能显著提高电极的离子电导率。同时,优化后的电解液能够在大电流密度和高面积容量下实现快速的离子传输和K金属负极的稳定循环。所组装的K-Te电池在-40°C时面积容量达到1.25 mAh cm-2。此外,制备的软包电池在-40°C下表现出14.2 mAh的高容量。本工作为制备寒冷气候下运行的高性能硫基K金属电池(PMBs)提供了一种普适性方法,并有望扩展到其他低温碱金属-硫族电池体系(Li-SLi-SeNa-SNa-Se等)。



Jiangchun Chen, Dandan Yu, Qiaonan Zhu, Xiaozhi Liu, Jiawei Wang, Wenxing Chen, Runa Ji, Keliang Qiu, Lin Guo,* and Hua Wang*. Low-Temperature High-Areal-Capacity Rechargeable Potassium-Metal Batteries. Advanced Materials. 2022, 34, 2205678.


https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202205678