武汉理工大学李俊升教授和刘金平教授团队AM:反应型隔膜设计构筑自进化高速钾离子传输通道,实现长效钾金属电池
研之成理
2026-05-18 08:37
文章摘要
本工作针对钾金属负极界面不稳定的技术瓶颈,提出反应型隔膜设计策略。以插层型WO3为研究原型,在惰性PP隔膜上构建活性调控界面,原位诱导形成自进化KxWO3界面相。该相具有超低K⁺迁移势垒(0.12 eV),可构建高效传输通道,并诱导形成刚柔并济的梯度SEI,有效缓冲钾沉积/剥离的体积变化。研究结果表明,PP-WO3隔膜组装的K||Cu半电池成核过电位低至17 mV,K||K对称电池稳定循环超6000小时,匹配普鲁士蓝正极的全电池稳定运行超2500小时。通过实验表征与理论计算,揭示了WO3在首圈放电中不可逆转化为KxWO3相,显著提高界面反应动力学,将液相扩散控制生长贡献提升至28.7%。该策略将惰性隔膜从被动物理屏障转化为活性化学调控界面,为长效无枝晶钾金属电池提供了普适且高效的界面调控方法。
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