金属锂电池(LMBs)充放电过程中金属枝晶的形成和长大是阻碍其商业化的关键问题。然而，由于钾的高活性性质，其原子核比锂(和钠)更大，价电子的成键更弱。因此，对于钾金属电池（KMBs）来说，其枝晶生长更加严重。
近日，美国得克萨斯大学奥斯汀分校David Mitlin，Pengcheng Liu首次报道了成功使用铝基而不是铜基集电器的KMBs负极的稳定循环。
文章要点
1）无枝晶电镀/剥离是通过改进的电解液润湿实现，研究人员采用铝粉涂层铝箔“Al@Al”，而不需要对支撑表面化学成分或电解液添加剂进行任何修饰。
2）无电池组Al@Al半电池在0.5 mA cm−2下1000 h内，可保持循环稳定，循环库仑效率为98.9%，过电位为0.085 V。预钾化的电池在较宽的电流范围内具有稳定性，在3.0mA cm−2下可循环130 次（2600min），过电位为0.178 V。
3）Al@Al被4 M双(氟磺酰基)酰亚胺-二甲氧基乙烷电解质（θCA=0°）完全润湿，在初始恒电流形成循环中生成均匀的固体电解质界面（SEI）。而在表面氧化物几乎相同的平面铝箔上，电解液湿润较差（θCA =52°）。这与形成时粗糙的不规则SEI团块、3D钾岛与电镀/剥离过程中进一步的SEI粗化、剥离表面可能的死钾金属以及快速失效有关。此外，Al@Al与平面Al的电化学稳定性与热润湿实验所得的亲钾性差异(几乎相同)无关。同时平面铜箔对电解质的润湿性也很差，会变成树枝状。
Pengcheng Liu, et al, Stable Potassium Metal Anodes with an All-Aluminum Current Collector through Improved Electrolyte Wetting, Adv. Mater. 2020
DOI: 10.1002/adma.202002908
https://doi.org/10.1002/adma.202002908
