近日，课题组张冬婷博士等在钾金属电池领域取得新研究进展，以题“One-stone, two birds: three-dimensional structure and rich-inorganic solid electrolyte interface derived from Bi nanoparticles modified Ti₃C₂/CNT/rGO aerogel for anode-free potassium metal batteries”发表于Chemical Engineering Journal（IF:15.1）期刊上。

无阳极钾金属电池巧妙地避免使用钾金属，能够实现高的能量密度。然而，无阳极钾金属电池的电化学性能受钾枝晶生长，循环过程中巨大的体积变化和钾盐持续消耗的限制，表现低的库伦效率和差的循环寿命。鉴于此，本课题组首次提出“一石二鸟”的策略，设计Bi纳米颗粒修饰的Ti₃C₂/CNT/rGO交联3D多孔气凝胶宿主(Bi/CTG)。Bi/CTG气凝胶中修饰的Bi纳米颗粒可以提高宿主的亲钾性并引导均匀的钾金属沉积。其3D多孔结构可以容纳沉积的钾金属而缓解K电镀/剥离过程中巨大的体积变化。同时，沉积的K金属与Bi/CTG间能够自发生成富KF和K₃Bi的SEI层，从而提高SEI层的稳定性。实验结果证明，利用这种简单的“一石二鸟”策略能够实现高能量密度的无阳极钾金属电池的稳定和可逆循环。

论文连接：10.1016/j.cej.2024.148896

该项工作得到了国家自然科学基金(No.52062030)和甘肃省优秀研究生“创新之星”等项目的支持。