SCMs|混合体系: 一种改善水系钾离子全电池能量密度和稳定性的有效方式

水系钾基电池（APBs）因具有高安全性和环境友好的性质而被广泛研究。然而，由于电极材料和工作机制的限制，APBs在倍率性能和能量密度方面需要进一步提高，以满足发展需求。

近日，湖南大学杨红官教授和鲁兵安教授等人在Science China Materials发表研究论文，针对上述问题，首次成功设计并组装了以Zn金属作为阳极，K_1.92Cu_0.62Mn_0.38[Fe(CN)₆]_0.968·□_0.032·H₂O_0.35作为阴极，2 mol L^-1 Zn(SO₃CF₃)₂+ 12 mol L^-1 KSO₃CF₃作为电解液的水系钾基电池。

本文要点：

1) 所设计的混合离子体系的设计优点是：（i）选择金属锌作为阳极，提高了APBs的工作电位；（ii）双阳离子储存机制缩短了离子传输路径；（iii）来自双阳离子电解质的K⁺通过静电屏蔽作用抑制了锌枝晶的生长。

2) 组装后的全电池具有1.75 V的高工作电位，并具有优异的倍率性能（在10000 mA g^-1的电流密度下，保持原有容量的83.3%）。

3) 此外，通过理论相场模拟和综合表征充分揭示了原位静电屏蔽效应，显著抑制了锌阳极的枝晶生长，提高了全电池稳定性。

混合离子电池的结构设计为高性能APBs的发展提供了思路。

文章信息

Yu W., Ge J., Hu Y., et al. Hybrid high-performance aqueous batteries with potassium-based cathode||zinc metal anode. Sci. China Mater. (2022).

https://doi.org/10.1007/s40843-022-2213-y

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