金属钾电池因其具有较高的理论容量和较低的成本等优点，引起了研究人员的广泛关注。然而，目前金属钾电池尚处于起步阶段且存在诸多挑战。在充/放电过程中钾枝晶及界面副反应等问题会严重影响电池的安全性及循环寿命。此外，在循环过程中金属钾电极巨大的体积波动会使本就脆弱的SEI膜不断经历破裂/重建，从而影响电池寿命。液态钠钾合金可以有效避免枝晶问题，且其特有的应力缓释及自修复能力可以很好地解决循环过程中由于应力不均而导致的界面失效问题。然而，液态钠钾合金在室温下较高的表面张力，使其在实际使用过程中存在诸多不便。因此，如何构建一个合理高效的存储基体对于液态合金负极的使用具有重要意义。
近日，华北理工大学刘山教授等提出了一种新型的石墨烯基钠钾合金负极(Na-K@rGO)。借助石墨烯基体合理的孔结构、丰富的官能团以及良好的机械性能，钠钾合金可以快速在石墨烯基体中扩散，从而实现了液态钠钾合金在室温下方便使用。此外，得益于液态合金优异的动力学性能以及石墨烯基体优异电子/离子传输特性，Na-K@rGO负极不仅可以有效抑制钾枝晶，同时表现出了优异的循环稳定性和倍率性能。使用Na-K@rGO负极组装的对称电池可以在1mA cm-2电流密度下稳定循环600小时以上，即使将电流密度升至5 mA cm-2，电池仍能稳定循环。该工作为高能金属钾电池的开发提供了新的方向，也为基于液态金属负极的常温电池开发提供了重要的参考。
图1. 不同负极在循环前后的工作示意图。（a）金属钾负极；(b) Na-K@rGO合金负极。
图2. 金属钾负极与Na-K@rGO负极对称电池在2 mA cm-2电流密度下的SEM图。(a, c) 钾金属阳极循环前后的表面形貌。(b, d) Na-K@rGO负极循环前后的表面形貌。
文章信息：
Tingting Luo, Qianqian Zhao, Yiwei Liu, Weidong Meng, Qi Sun, Lei Dai, Shan Liu, Ling Wang, High-rate and dendrite-free liquid alloy anode for high energy potassium metal batteries, EcoMat. 2022; e12203.
原文链接：https://doi.org/10.1002/eom2.12203
本文来自EcoMat，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
