鉀離子電池由于其低成本，電解液中快的離子傳導(dǎo)性以及高的工作電壓近年來引起了極大的關(guān)注。然而，對鉀離子電池的研究仍處于起步階段，對各組分（電極材料和電解液）存在的問題進(jìn)行深入了解以及提出克服這些問題的研究策略對于進(jìn)一步探索合適的電極材料和發(fā)展鉀離子電池技術(shù)至關(guān)重要。

眾所周知,鋰離子電池在制作完成后首次進(jìn)行充放電時(shí)，會在石墨負(fù)極表面形成--層固態(tài)電解質(zhì)膜,在形成SEI同時(shí)會消耗活性鋰離子,造成鋰離子電池容量的衰減。同時(shí),SEI(Solid-ElectrolyteInterphase)膜的存在同時(shí)也在一定程度上,阻隔了電子和電解液的進(jìn)一步氧化還原反應(yīng),延緩了電池容量的衰減。隨著鋰電池循環(huán)次數(shù)的增多,SEI不可避免的會出現(xiàn)破壞或增厚,從而影響到電池的壽命。

記者近日從河北科技大學(xué)獲悉，該校材料科學(xué)與工程學(xué)院教授王波團(tuán)隊(duì)與北京航天大學(xué)空間與環(huán)境學(xué)院教授王偉團(tuán)隊(duì)等單位合作，成功制備一種具有生成穩(wěn)定合理電解質(zhì)界面膜的柔性無定型碳纖維，將電解質(zhì)界面膜的厚度控制在了2—4納米范圍內(nèi)。相關(guān)研究成果近日以《高倍率鉀離子電池合理固體電解質(zhì)界面膜的形成》為題在線發(fā)表于《納米能源》。

近年來，碳負(fù)極材料因價(jià)格低廉且具高的電子電導(dǎo)率等優(yōu)點(diǎn)，成為了鉀離子電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但是過多固體電解質(zhì)界面膜的形成消耗了大量的電解液并導(dǎo)致較高的不可逆容量是碳材料科學(xué)研究面臨的重要挑戰(zhàn)之一。

河北科技大學(xué)與北京航天大學(xué)等單位合作提出了構(gòu)建均勻穩(wěn)定電解質(zhì)界面膜的新思路。通過原材料的選擇以及工藝調(diào)控該團(tuán)隊(duì)制備出了一種表面具有二氧化硅和氧化鎂納米粒子的磷—硫元素共摻雜柔性碳纖維薄膜。由于二氧化硅和氧化鎂納米顆粒的均勻分布，形成了厚度為2—4納米的固體電解質(zhì)界面膜。這種固體電解質(zhì)界面膜不僅可以保護(hù)電解質(zhì)免于連續(xù)分解，而且還可以防止電子滲透，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)鉀離子順暢的嵌入/脫出。另外，磷—硫元素共摻雜可以增強(qiáng)鉀離子的吸附能力，同時(shí)提高電導(dǎo)率。

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該項(xiàng)研究不僅確認(rèn)了均勻穩(wěn)定電解質(zhì)界面膜的形成機(jī)理，同時(shí)為開發(fā)高倍率儲能和低成本的柔性電極提供了新思路。中國科學(xué)報(bào)，鋰電派，納米人