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鉀金屬電池具有較高的電化學性能和低成本，具有成為鋰離子電池替代品之一的巨大潛力。然而，鉀金屬電極固有的高反應性限制了它們的應用。

在這項工作中，浙江大學朱麗萍、涂江平教授，王秀麗副教授等人制備了鉀的石墨插層化合物（K-GIC）作為負極而不是鉀金屬。K-GIC對稱電池由于抑制了枝晶并減輕了由于層間嵌入/脫出機制和鉀親和能降低導致的體積膨脹，因此表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。此外，K-GIC化合物在與空氣和水接觸時表現(xiàn)出良好的環(huán)境穩(wěn)定性。

圖1. K-GIC電極的制備過程

為了驗證 K-GIC負極實際應用的可行性，構建了與普魯士藍 (PPB) 正極耦合的全電池，用于倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性測試。隨著電流密度從0.5 C增加到1 C、2 C和5 C，K-GIC/PPB 全電池的可逆放電容量分別為 96.0、85.8、78.5 和 60.7 mAh g^-1。當電流密度再次降低至0.5 C時，K-GIC/PPB電池的放電容量可恢復至92.8 mAh g^-1，相當于初始容量的96.7%。

然而，K/PPB 電池僅恢復到初始容量的 72.5%。K-GIC/PPB全電池在1 C下循環(huán)500次后可保持 62.7 mAh g^-1 的可逆放電容量，而 K/PPB全電池僅提供 49.7 mAh g^-1的可逆放電容量。優(yōu)異的全電池性能證實了K-GIC作為鉀金屬電池負極材料具有良好的應用前景。

圖2. K-GIC電極在與PPB正極配對的全電池中的電化學性能

An intercalation compound for high-safe K metal batteries. Energy Storage Materials. 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.06.038

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浙江大學EnSM: 一種用于高安全性鉀金屬電池的插層化合物

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