能源存储新突破：无枝晶钾阳极未来已来

钾金属电池（PMBs）作为锂离子电池一种经济实惠且高效的替代品，正备受关注，这是因为钾储量丰富且化学性质相似。然而，像不受控制的枝晶生长以及界面不稳定这类问题，降低了 PMBs 的性能和安全性，这构成了一项重大挑战，需要新的解决办法来稳定阳极界面，防止枝晶形成。

东北大学的研究人员及其合作伙伴在《eScience》杂志上发表了他们的研究成果。他们名为“利用反应性预润湿化学实现无枝晶金属钾阳极”的研究，介绍了一种在钾金属上构建富含 KF/Zn 混合界面层的新办法。

该界面增强了离子和电子的传输动力学，进而使阳极具备了改进后的电化学性能，并且在超过 2000 小时的循环中保持长期稳定。

该团队使用反应性预润湿技术在钾金属阳极上开发了 KF/Zn 混合界面层，提升了电池的稳定性和效率。氟化钾（KF）充当强大的电子隧穿阻挡层，抑制枝晶生长，而锌（Zn）纳米晶体提高了电导率和离子传输。这种双层界面稳定了阳极，促进了对于长期电池性能而言至关重要的无缝离子和电子流动。

研究显示，具有 KF/Zn@K 阳极的电池能够稳定循环超过两千小时，电压波动极小，且无枝晶。使用该阳极的全电池在 5 C 下也表现出 61.6 mAh/g 的高可逆容量，循环超过 3000 次，这标志着在大规模储能的更安全、高性能钾金属电池领域迈出了重要的一步。

“我们的研究为钾金属电池中持续存在的枝晶生长问题提供了一个简单而有效的解决方案，”首席研究员罗文彬博士表示。“通过设计一个平衡离子和电子传输的混合界面层，我们不仅提高了电池性能，还显著提高了安全性，让 PMB 更能广泛应用于储能领域。”

无枝晶钾金属阳极的出现给更安全、更可靠的 PMB 带来了新机遇，这对大规模储能系统可能至关重要。这一突破解决了关键的安全挑战，并提供了一种可扩展的方法来提高未来电池的能量密度和寿命，有可能彻底变革可再生能源存储技术领域。