混合体系:一种改善水系钾离子全电池能量密度和稳定性的有效方式

水系钾基电池(APBs)因具有高安全性和环境友好的性质而被广泛研究.然而,由于电极材料和工作机制的限制,APBs在倍率性能和能量密度方面需要进一步提高,以满足发展需求.针对上述问题,我们首次成功设计并组装了以Zn金属作为阳极,K1.92Cu0.62Mn0.38-[Fe(CN)6]0.968□0.032·H2O0.35作为阴极,2 mol L-1 Zn(SO3CF3)2+12 mol L-1 KSO3CF3作为电解液的水系钾基电池.这种混合离子体系的设计优点是:(ⅰ)选择金属锌作为阳极,提高了APBs的工作电位;(ⅱ)双阳离子储存机制缩短了离子传输路径;(ⅲ)来自双阳离子电解质的K+通过静电屏蔽作用抑制了锌枝晶的生长.因此,组装后的全电池具有1.75 V的高工作电位,并具有优异的倍率性能(在10,000 mA g-1的电流密度下,保持原有容量的83.3％).此外,通过理论相场模拟和综合表征充分揭示了原位静电屏蔽效应,显著抑制了锌阳极的枝晶生长,提高了全电池稳定性.混合离子电池的结构设计为高性能APBs的发展提供了思路.