鉀離子電池（KIBs）近年來憑借其原料來源豐富、成本低廉、與鋰離子電池電化學(xué)機(jī)理相近等優(yōu)勢而逐漸受到學(xué)術(shù)界青睞。然而，作為一種新興的電化學(xué)儲能體系，KIBs缺乏成熟度較高的電極-電解液適配體系，開發(fā)適用于大尺寸鉀離子快速脫嵌的電解液體系正成為新的研究熱點(diǎn)。

圖1. 該新型電解液的化學(xué)物理性質(zhì)

在此，德國耶拿大學(xué)Andrea Balducci, Lukas Medenbach等人首次報(bào)道了在KIB 中使用基于乙二醛的電解液，該電解液由1.5 M KFSI鹽溶解在碳酸丙烯酯（PC， 62 vol.%）、四乙氧基乙二醛（TEG，36 vol.%）和乙烯基碳酸乙烯酯（VEC，2 vol.%）的混合溶劑中構(gòu)成。

最初，作者考慮該電解液的化學(xué)物理性質(zhì)，并與傳統(tǒng)的碳酸鹽基電解液進(jìn)行比較。隨后，詳細(xì)分析了該電解液中石墨和普魯士白（PW）電極的電化學(xué)行為。最后，將兩種電極組合起來實(shí)現(xiàn)了鉀離子全電池，并研究了該器件的性能。研究表明，該電解液表現(xiàn)出優(yōu)異的傳質(zhì)性能、良好的熱穩(wěn)定性和較寬的電化學(xué)穩(wěn)定窗口。

圖2. PW電極在該新型電解液中的性能

電化學(xué)測試表明，與這種創(chuàng)新電解液結(jié)合使用的石墨和PW電極即使在高倍率和卓越的循環(huán)穩(wěn)定性下也顯示出高容量，這是迄今為止這些材料中報(bào)道的最高值之一。此外，基于兩種電極和該電解液組裝的鉀離子全電池可以高效運(yùn)行，且在超過500次循環(huán)時不會產(chǎn)生明顯的老化。

未來需要進(jìn)一步研究來提高KIB的性能，并深入了解PC/TEG中1.5 M KFSI對存儲機(jī)制及電解液與石墨和PW電極之間發(fā)生的界面過程的影響。總之，這項(xiàng)研究的結(jié)果表明，基于乙二醛的電解液可以被認(rèn)為是一種新型且非常有前途的KIB電解液，將為實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定和低成本的設(shè)備做出積極貢獻(xiàn)。

圖2. 基于該電解液的KIB電化學(xué)性能

Glyoxal-based electrolytes for potassium-ion batteries, Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.02.041