我院碳中和技术创新研究院李林团队在国际权威期刊Nano Letters上发表学术论文

钾离子电池因具有标准电极电势低（K⁺/K vs. Na⁺/Na，-2.93 V vs. -2.71 V）和资源丰富的优势，而成为大型储能系统极有前途的候选者。然而，尺寸较大的K⁺（K（1.38 Å）>Na（1.02 Å））在充放电过程中不可避免地造成电极材料巨大的体积波动和缓慢的扩散动力学，导致钾离子电池较差的循环稳定性和倍率性能。通常，钾离子电池的电化学性能与正极材料密切相关。到目前为止，主要包括四类正极材料（层状过渡金属氧化物、聚阴离子型化合物、普鲁士蓝以及有机材料）。其中，有机正极材料因比容量高、成本低、结构易于调控和环境友好等优点而备受关注。但是，由于有机材料易溶于有机电解液中，而导致其比容量急剧衰减。因此，亟需寻找一种合适的策略来提升有机材料的储钾性能。

图1. 在（a）F-DEE、（b）F-DME、（c）F-PC和（d）P-EC/DEC电解液中，PTCDA电极循环后的SEM图像；（e）交换电解液实验示意图；（f-g）经过交换电解液实验后，PTCDA电极的SEM图像；（h）在交换电解液实验中，PTCDA电极的循环性能；（i）PTCDA-P电极和PTCDA-F的溶解行为

近日我院碳中和技术创新研究院李林团队联合河北工业大学雷凯翔副教授在国际权威期刊Nano Letters上发表题为“Electrolyte-Induced Morphology Evolution to Boost Potassium Storage Performance of Perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic Dianhydride”的学术论文。文中提出了一种用于有机材料的弱溶剂化电解液，并揭示了电解液对电化学性能的影响机理。电解液不仅表现出较低的溶解能力，而且在充放电过程中诱导了PTCDA的形貌演变。独特的纳米线形貌提高了电化学反应动力学，抑制了PTCDA的溶解。在2000次循环后实现89.1%的高容量保持率。同时，石墨||PTCDA全电池具有卓越的循环稳定性能，展现出强大的实际应用潜力。这项工作提出了一种新颖的解决有机物高溶解问题的思路，为电极材料形貌演变的研究提供了理论基础。我院侴术雷教授、李林特聘教授以及南开大学雷凯翔副教授、眭思密博后为共同通讯作者，相关工作受到国家自然科学基金，浙江省自然科学基金，温州市自然科学基金及中国博士后科学基金的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c00590