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石大/山大AFM：高性能鉀離子電池CEI的原位結(jié)構(gòu)調(diào)制

錳基層狀氧化物陰極，特別是K_xMnO₂（KMO），由于其低成本、高理論容量和優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，在鉀離子電池（PIBs）中顯示出巨大的潛力。然而，電極/電解質(zhì)的Jahn-Teller畸變、錳溶解和界面不穩(wěn)定性會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定和性能衰減。

圖1. 電解液的電化學(xué)性能研究

中國石油大學(xué)（華東）吳明鉑、顧鑫、山東大學(xué)楊劍等首次在PIB中使用二氟（草酸）硼酸鋰（LiDFOB）作為電解液添加劑，以提高P3型KMO的電化學(xué)性能。

X射線光電子能譜（XPS）和飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜（TOF-SIMS）表明，LiDFOB參與正極/電解液界面（CEI）的形成，并有效抑制電解液溶劑的分解，從而形成富含F(xiàn)和B但含有較少C和O物種的CEI層。高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM）和原子力顯微鏡（AFM）證實(shí)，該CEI層均勻、薄且堅(jiān)固，從而導(dǎo)致增強(qiáng)的反應(yīng)動力學(xué)、穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)和減少的錳溶解。

圖2.?CEI表征

因次，采用含有LiDFOB堿性電解液的P3-KMO陰極表現(xiàn)出顯著改善的電化學(xué)性能，例如在100 mA g^?1下經(jīng)過300次循環(huán)后，表現(xiàn)出顯著的庫侖效率≈99.5%和高容量保持率78.6%。此外，P3-KMO||軟碳的全電池表現(xiàn)出令人滿意的比容量和能量密度。該研究強(qiáng)調(diào)了界面化學(xué)對PIBs的重要性。

圖3.?LiDFOB添加劑獨(dú)特功能的示意

In Situ Structure Modulation of Cathode-Electrolyte Interphase for High-Performance Potassium-Ion Battery. Advanced Functional Materials 2024. DOI: 10.1002/adfm.202313146

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