华南理工大学熊训辉、李远Angew.：界面自由基反应实现高性能钾离子电池石墨负极

背景：随着绿色能源并网规模扩大，对先进电化学储能技术的需求日益增长。钾离子电池因钾资源丰富、成本较低且与锂离子电池嵌脱机制相似而成为研究热点，但其石墨负极面临固体电解质界面层不稳定和钾离子-溶剂共嵌入导致的体积膨胀等问题，导致性能不佳。研究目的：为解决上述问题，华南理工大学熊训辉、李远团队提出一种基于界面自由基反应的机械化学策略，旨在石墨负极表面构建稳定的无机/有机双保护层，以提升其电化学性能。结论：通过球磨引发石墨与Spiro-O8的自由基偶联反应，成功在石墨表面形成约8.7 nm的有机内层，该层进一步诱导电解液反应生成约3.1 nm的富无机外层。这种双保护层有效增强了钾离子传输动力学、抑制了共嵌入行为，并缓冲了体积变化。改性石墨负极在1 M电解液中表现出高可逆容量（241.0 mAh g⁻¹）、优异倍率性能（1 A g⁻¹下147.2 mAh g⁻¹）和长循环稳定性（100 mA g⁻¹下600圈容量保持率89.4%），全电池测试也验证了其实际应用潜力，为高性能钾离子电池石墨负极设计提供了新途径。