金属钾电池凭借丰富的钾资源而在构建新一代高比能电池中备受关注。不含负极载体的无负极电池结构能够实现最高的理论能量密度。然而，金属钾在疏钾负极集流体上的沉积-剥离效率会导致快速的钾损失和循环寿命的缩短。近日，苏州大学Jingyu Sun等通过在Al集流体上修饰超薄石墨烯实现了高稳定的无负极钾金属电池。

文章要点

1）研究人员通过卷对卷等离子增强的化学气相沉积（PECVD）在商品化Al箔表面原位生长亲锂的石墨烯层（Al@G）并将其用作无负极钾金属电池的集流体。Al@G集流体具有以下三个优势：一个是超薄的石墨烯层可以最小化活性钾的损失；第二就是石墨烯与Al之间的强吸附作用能够防止石墨烯层脱落；第三是富含缺陷的石墨烯层具有高比表面积能够实现金属钾的均匀沉积。

2）在金属钾沉积-剥离过程中，Al@G能够在高达4mA/cm²的电流密度和4mAh/cm²的沉积容量下工作，在0.5mA/cm²的电流密度下能够稳定循环1000h。在周期性电流波动中也可以稳定工作750h。研究人员将其与FeS₂匹配为全电池后也实现了稳定的电化学性能。

参考文献

Yu Zhao et al, Anode-Free Potassium Metal Battery Enabled by Directly Grown Graphene   Modulated Aluminum Current Collector, Advanced Materials, 2022

DOI: 10.1002/adma.202202902

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202202902?af=R