Dynamically Evolving Multifunctional Protective Layer for Highly Stable Potassium Metal Anodes

材料科学 阳极 电解质 枝晶(数学) 电极 图层(电子) 电化学 纳米技术 电池(电) 化学工程 金属 冶金 量子力学 物理 工程类 物理化学 功率(物理) 化学 数学 几何学
作者
Zhichao Sun,Miao Liu,Bingqian Liu,Rahmatullah Khan,Jingzhe Zhao,Lu Huang,Yingpeng Wu
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (50): 58429-58436 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acsami.3c14009
摘要

The construction of an artificial protective layer is an effective method to solve the issues, such as uncontrolled dendrite growth and an unstable solid electrolyte interphase, at the K metal anode. This study proposes a new dynamic evolution strategy that integrates the advantages of previous in situ and ex situ fabrication processes. A multifunctional protective layer enriched with K-Ge alloy is prepared on the K metal electrode by simple surface modification and in situ reduction via an electrochemical process. The protective layer has good potassiophilicity, mechanical flexibility, and high ionic conductivity, which can inhibit dendrite growth and reduce side reactions. The protected K electrode with a protective layer exhibits dendrite-free K plating/striping behavior, and the symmetric cell can run stably for over 1000 h at 1 mA cm-2 and 1 mAh cm-2. Notably, full cells based on this electrode also present excellent rate and cycling performance compared to those of the bare K electrode. This peculiar strategy will open a new avenue for metal anode protection and can be extended to other high-energy battery systems.
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