湖南大学刘继磊&吴剑芳&段岩和中科院化学所文锐AM：氟苯“Dragging effect”重塑溶剂化结构与界面化学，构筑超低温钾离子电池

本文针对钾离子电池在低温环境下电解液黏度升高、钾离子脱溶剂化缓慢及界面膜稳定性差等问题，提出了一种基于氟苯（FB）介导的“Dragging Effect”电解液设计策略。背景上，钾离子电池因资源丰富被视为锂离子电池的补充，但低温性能受限，碳酸丙烯酯（PC）虽然凝固点低，却因与K⁺强配位导致脱溶剂化能垒高和界面副反应。研究目的在于通过引入非配位溶剂FB，利用其与PC的偶极相互作用削弱K⁺-PC配位，促进阴离子参与溶剂化结构，以优化离子传输和界面化学。结论表明，FB的“Dragging Effect”使溶剂化结构从溶剂分离离子对（SSIP）向接触离子对（CIP）和离子聚集体（AGG）转变，降低黏度并提高离子电导率，同时构筑富含KF等无机组分的致密SEI膜，平均模量达16.7 GPa，有效抑制副反应。该设计将K⁺脱溶剂化活化能降至32.5 kJ mol⁻¹，实现石墨半电池在1 C倍率下223.5 mAh g⁻¹的可逆容量，普鲁士白//石墨全电池在−50°C极端低温下仍可输出53 mAh g⁻¹容量，并验证了软包电池的低温适应性。该工作为低温钾离子电池电解液设计提供了普适性策略。