أنودات معدنية من البوتاسيوم مستقرة مع موصل كهربائي من الألمنيوم بالكامل من خلال تحسين ترطيب الكتروليت

هذه هي أول تقارير عن دورات أنود بطارية معدنية من البوتاسيوم الناجحة مع موصل كهربائي قائم على الألمنيوم بدلاً من النحاس. يتم تحقيق طلاء/إزالة خالية من الإبر من خلال تحسين ترطيب الكتروليت، باستخدام رقائق الألمنيوم المطلية بمسحوق الألمنيوم "Al@Al"، دون أي تعديل في كيمياء سطح الدعم أو إضافات الكتروليت. الخلية نصفية Al@Al خالية من الخزانات مستقرة عند 1000 دورة (1950 ساعة) عند 0.5 مللي أمبير سم-2 ، مع كفاءة كولومبية 98.9% و0.085 فولت فائض. تبقى الخلية قبل البوتاسية مستقرة عبر نطاق واسع من التيار، بما في ذلك 130 دورة (2600 دقيقة) عند 3.0 مللي أمبير سم-2 ، مع 0.178 فولت فائض. يتم ترطيب Al@Al بالكامل بواسطة 4 م من كهرل ثنائي (فلوروسولفونيل) من الأيديميثوكسي إيثان (θCA = 0°)، مما ينتج عنه واجهة كهربائية صلبة موحدة (SEI) خلال دورات التكوين الجلفانية الأولية. على رقائق الألمنيوم المستوية التي تحتوي على أكسيد سطح مشابه تقريبًا، يكون ترطيب الكتروليت ضعيفًا (θCA = 52°). هذا يتماشى مع كتل SEI غير المنتظمة الخشنة عند التكوين، وجزر بوتاسيوم ثلاثية الأبعاد مع مزيد من تجانس SEI خلال الطلاء/الإزالة، وربما بوتاسيوم معدني ميت على السطوح المنزوعة، والفشل السريع. الاستقرار الكهروكيميائي لـ Al@Al مقابل الألمنيوم المستوي لا يرتبط بالفروقات في المحبة للبوتاسيوم (المتشابهة تقريبًا) كما تم الحصول عليها من تجارب الترطيب الحراري. رقائق النحاس المستوية أيضًا غير مرطبة جيدًا بالكتروليت وتصبح ذات شكل شجيري. الخلاصة الأساسية هي أن عدم اكتمال ترطيب الكتروليت للموصلات يؤدي إلى بدء مبكر لعدم استقرار SEI والتشعبات.