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電解液設計是提高電池性能的一種有效策略。然而，確定電解質溶劑化結構中分子間相互作用在鉀離子電池中鮮有報道。

在此，中國科學院長春應用化學研究所明軍團隊發現將CPME溶劑引入到DME基電解質中可以形成溶劑-溶劑分子間相互作用。作者不僅首次通過2D 1H-1H相關光譜進行了分析，而且還發現其可以顯著減弱K+-DME相互作用，從而實現石墨內可逆的K⁺（脫）插層。基于此，作者設計了一種新型無氟、低濃度醚基電解質。

結果顯示，該電解質不僅與石墨兼容，而且有利于高能量密度和高安全鉀-硫電池的設計。此外，作者進一步提出了一種新穎的分子界面模型，用于分析電極表面上 K⁺-溶劑-陰離子復合物受分子間相互作用影響的界面行為。

圖1. 不同電解質溶劑化特性與電池電化學性能

總之，該工作通過在DME/CPME (1/2, vol)電解質添加1.0 M KFSI并將其應用于KIB。研究表明，作者首次檢測到二甲醚和CPME溶劑之間的分子間相互作用并在低濃度醚基電解質和石墨負極之間實現了高水平的兼容性。基于此，KC8||SPAN全電池表現有優異的電化學性能。更重要的是，作者開發了一個新的界面模型，在分子尺度上闡明了鉀離子-溶劑-陰離子相互作用、鉀離子脫溶行為和電化學性能之間的復雜關系。因此，該工作為金屬離子電池定制電解質工程的推進鋪平了道路。

圖2. 電解質在K-S電池中的應用

Intermolecular Interaction Mediated Potassium Ion Intercalation Chemistry in Ether-Based Electrolyte for Potassium-Ion Batteries, Advanced Functional Materials 2024 DOI: 10.1002/adfm.202401118

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