能源存儲新突破：無枝晶鉀陽極未來已來

鉀金屬電池（PMBs）作爲鋰離子電池一種經濟實惠且高效的替代品，正備受關注，這是因爲鉀儲量豐富且化學性質相似。然而，像不受控制的枝晶生長以及界面不穩定這類問題，降低了 PMBs 的性能和安全性，這構成了一項重大挑戰，需要新的解決辦法來穩定陽極界面，防止枝晶形成。

東北大學的研究人員及其合作伙伴在《eScience》雜誌上發表了他們的研究成果。他們名爲“利用反應性預潤溼化學實現無枝晶金屬鉀陽極”的研究，介紹了一種在鉀金屬上構建富含 KF/Zn 混合界面層的新辦法。

該界面增強了離子和電子的傳輸動力學，進而使陽極具備了改進後的電化學性能，並且在超過 2000 小時的循環中保持長期穩定。

該團隊使用反應性預潤溼技術在鉀金屬陽極上開發了 KF/Zn 混合界面層，提升了電池的穩定性和效率。氟化鉀（KF）充當強大的電子隧穿阻擋層，抑制枝晶生長，而鋅（Zn）納米晶體提高了電導率和離子傳輸。這種雙層界面穩定了陽極，促進了對於長期電池性能而言至關重要的無縫離子和電子流動。

研究顯示，具有 KF/Zn@K 陽極的電池能夠穩定循環超過兩千小時，電壓波動極小，且無枝晶。使用該陽極的全電池在 5 C 下也表現出 61.6 mAh/g 的高可逆容量，循環超過 3000 次，這標誌着在大規模儲能的更安全、高性能鉀金屬電池領域邁出了重要的一步。

“我們的研究爲鉀金屬電池中持續存在的枝晶生長問題提供了一個簡單而有效的解決方案，”首席研究員羅文彬博士表示。“通過設計一個平衡離子和電子傳輸的混合界面層，我們不僅提高了電池性能，還顯著提高了安全性，讓 PMB 更能廣泛應用於儲能領域。”

無枝晶鉀金屬陽極的出現給更安全、更可靠的 PMB 帶來了新機遇，這對大規模儲能系統可能至關重要。這一突破解決了關鍵的安全挑戰，並提供了一種可擴展的方法來提高未來電池的能量密度和壽命，有可能徹底變革可再生能源存儲技術領域。