电解质阴离子对于实现高电压稳定的钾金属电池（PMB）至关重要。然而，普通阴离子不能同时防止“死K”的形成和铝集流体的腐蚀，导致循环稳定性差。

近日，湖南大学鲁兵安教授，Zhihui Qin，Ling Fan发现，六氟丙烷-1，3-二磺酰亚胺(HFDF)基电解质的环状阴离子可以显著减轻“死K”，提高高电压性能，并增强PMB的循环稳定性。

文章要点

1）研究发现，HFDF^-阴离子的高度共价和电子离域中心（−SO₂−N−SO₂−）保证了其在普通碳酸酯和醚基溶剂中的良好溶解性和离子导电性。而将KTFSI中的-CF₃端基替换为-(CF₂)₃-有助于增强对Al集流体的钝化能力。此外，这种环状HFDF阴离子的更负的最低未占据分子轨道（LUMO）能级确保在负极上形成阴离子衍生的固体电解质界面（SEI）。

2）实验结果显示，在没有任何电解质添加剂的情况下，低浓度（0.8 M的KHFDF）碳酸盐基电解质可以在负极和正极表面上形成有效的钝化层，从而实现高电压(高达4.4 V)和稳定的(200次循环)PMBs。

3）所提出的循环阴离子策略也适用于其他碱金属（Li和Na）电池。

参考文献

Yanyao Hu, et al, Cyclic-anion salt for high-voltage stable potassium metal batteries, NSR, 2022

DOI: 10.1093/nsr/nwac134/6638994

https://academic.oup.com/nsr/advancearticle/doi/10.1093/nsr/nwac134/6638994