由于钾的可用性和低成本，非水钾离子电池（KIB）代表了一种有前途的锂离子电池补充技术。此外，与 Li⁺ 相比，K⁺ 的电荷密度较低，有利于液体电解质溶液中的离子传输特性，从而使 KIB 具有改善倍率性能和低温性能的潜力。然而，目前还没有对非水钾离子电解质溶液的离子输运和热力学性质进行全面的研究。

近日，牛津大学Mauro Pasta充分表征了钾离子电解质系统的离子传输和热力学性质，并将其与锂离子电解质系统进行了比较。

文章要点

1）研究人员开发了钾金属制备方案，该方案为电解质表征提供了足够的稳定性。结果表明，在所有浓度低于 2 m 的情况下，KFSI:DME 电解质的盐扩散系数和阳离子迁移数均显着高于 LiFSI 电解质。较高的盐扩散系数和阳离子迁移数减少了离子浓度梯度的形成和相关的浓度超电势，从而证实了 KIB 提供改进的倍率性能和低温性能的潜力。

2）研究人员发现离子电导率在 20 °C 时相似，LiFSI 略高，直到约 1.7 m，这可能是由于 KFSI 盐离解不充分。热力学因子随浓度的变化似乎表明与 Li⁺ 相比，K⁺ 的溶剂和离子-离子相互作用较弱。使用此处表征的电解质特性关系对 K 离子和锂离子金属∣∣石墨电池进行 DFN 模拟，证明 KFSI:DME 电解质的更快传输特性可提高充电速率。

总的来说，这项研究证明，增加的阳离子尺寸和较低的 K⁺ 电荷密度，以及由此减弱的溶剂和离子-离子相互作用有利于高功率电化学储能系统。对钾离子电解质的全面表征，使人们对钾离子电解质传质和热力学有了更准确的认识，为钾离子电解质的进一步开发和优化奠定了基础。

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Dhir, S., Jagger, B., Maguire, A. et al. Fundamental investigations on the ionic transport and thermodynamic properties of non-aqueous potassium-ion electrolytes. Nat Commun 14, 3833 (2023).

DOI：10.1038/s41467-023-39523-0

https://doi.org/10.1038/s41467-023-39523-0