清华大学再获突破：4.9 V高压钾离子电池

采用石墨负极和高压正极的钾离子电池被认为是大规模储能的最佳选择。然而，缺乏合适的电解液严重阻碍了高压钾离子电池的发展。

图1 电解液的氧化稳定性及Al集流体分析

清华大学深圳国际研究生院翟登云、康飞宇等提出了一种含氟磷酸盐的稀（0.8 m）电解液，它与石墨负极和高压正极都表现出非凡的兼容性。

磷酸酯溶剂-三(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯(TFP)具有弱溶剂化能力，不仅能在石墨负极上形成稳固的阴离子衍生固态电解质相，而且能在高压下有效抑制Al集流体的腐蚀。

同时，氟化TFP溶剂的高氧化稳定性使氟磷酸钒钾(KVPO4F)正极能够稳定地进行超高压(4.95 V)循环。

图3 K/KVPO4F半电池性能

受益于上述优势，采用TFP基电解液，基于石墨负极和KVPO4F正极的4.9 V级钾离子全电池显示出相当优异的循环性能，200次循环后容量保持率高达87.2%。

这种同时兼容4.9 V级正极和石墨负极的稀电解液目前尚未见报道，因此，该研究为利用具有弱溶剂化能力和高氧化稳定性的溶剂开发高压钾离子电池稀电解液提供了一条途径。

图3 石墨/KVPO4F全电池性能

A Dilute Fluorinated Phosphate Electrolyte Enables 4.9 V-Class Potassium Ion Full Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202305829