Balancing Potassiophilicity and Catalytic Activity of Artificial Interface Layer for Dendrite‐Free Sodium/Potassium Metal Batteries

成核 材料科学 电解质 相间 化学工程 枝晶(数学) 图层(电子) 金属 催化作用 纳米技术 电极 化学 冶金 物理化学 有机化学 几何学 数学 生物 工程类 遗传学
作者
Wenjie Deng,Zu‐Xi Yu,Hai Yang,Zhihao Chen,Jiale Zheng,Zixu He,Yu Shao,Shuhong Jiao,Xinyong Tao,Yanbin Shen,Xiaojun Wu,Yan Yu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:36 (49): e2412446-e2412446 被引量:34
标识
DOI:10.1002/adma.202412446
摘要

Potassium metal batteries (PMBs), with high energy density and low cost, are considered a promising option for grid-scale energy storage systems. However, challenges such as the uneven nucleation of K and instability of the solid electrolyte interphase (SEI) layer result in dendrite growth and poor cyclic performance, limiting practical application. To address them, constructing an artificial interface layer with rich defects can enhance the potassium affinity and promote the uniform nucleation of potassium, yet this can also catalyze electrolyte to decompose, leading to unstable SEI formation and poor cycle stability. Herein, a carbon layer with a locally ordered structure (SC-1600) is constructed as the artificial interface to achieve a balance between K affinity and catalytic activity. This optimized design allows for the uniform nucleation of potassium metal and the formation of a dense SEI layer. SC-1600@K symmetric cell can operate for 2000 h at 0.5 mA cm-2 with a capacity of 0.5 mAh cm-2, and the developed full cell shows a high capacity retention of 78% after 1500 cycles at 1 A g-1. Besides, SC-1600@Na effectively extend the life of sodium metal batteries. This work provides a new insight for the construction of efficient K metal artificial interface layer.
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