研究人员为下一代水系钾离子电池中的固体电解质界面提供了深入见解

过去二十年来，锂离子电池（LIBs）因为其在各种电子设备和车辆中的广泛应用而变得非常受欢迎。尽管锂离子电池对现代社会产生了革命性的影响，但这种技术也存在一些不可忽视的缺陷，包括锂的可获取性有限以及安全问题和环境问题。这促使全球科学家寻找替代电池技术，如水系电池。

钾离子电池（KIBs）可能是锂离子电池（LIBs）的一种替代选择。。KIBs利用丰富的材料制成，比LIBs更安全。此外，KIBs可以利用盐包水电解质（WISE），使其在热和化学上更稳定。

然而，防止负极析氢以使其稳定是高压水系电池的主要挑战。虽然这些电极和电解质溶液之间形成的固体电解质界面（SEI）有助于稳定LIB中的电极（通过防止电解质分解和电池自放电），但在KIBs的背景下，这方面的研究还很少。

为了填补这个主要的知识空白，由日本东京理科大学（TUS）教授Komaba领导的团队最近进行了一项研究，以深入了解 SEI 的形成及其在基于盐包水电解质（WISE）的钾离子电池中的特性。他们的研究结果发表在《Angewandte Chemie 国际版》杂志上。

研究人员主要采用了两种先进的分析技术——扫描电化学显微镜（SECM）和原位电化学质谱（OEMS）——来观察在含有3,4,9,10–perylenetetracarboxylic diimide负电极和55 mol/kg K(FSA)_0.6(OTf)_0.4∙1H₂O,（一种由研究团队在前一项研究中开发的WISE）的KIB运行过程中，SEI是如何形成和实时反应的。

实验表明，SEI 在 WISE 中形成了类似于 LIB 中的钝化层，具有缓慢的表观电子转移速率，有助于抑制析氢。这可以保证KIB的稳定性能和更高的耐用性。然而，研究人员观察到，在较高的工作电压下，SEI 层的覆盖不完整，导致析氢。

这些结果揭示了在未来的水系电池中探索增强SEI形成的潜在途径的必要性。

这项研究还强调了 SECM 和 OEMS 对于理解下一代电池的电极-电解质相互作用的重要性。找有价值的信息，请记住Byteclicks.com