河北科技大学成功研制柔性无定型碳纤维可提高钾离子电池电解质稳定性【钜大锂电】

钾离子电池由于其低成本，电解液中快的离子传导性以及高的工作电压近年来引起了极大的关注。然而，对钾离子电池的研究仍处于起步阶段，对各组分（电极材料和电解液）存在的问题进行深入了解以及提出克服这些问题的研究策略对于进一步探索合适的电极材料和发展钾离子电池技术至关重要。

众所周知,锂离子电池在制作完成后首次进行充放电时，会在石墨负极表面形成--层固态电解质膜,在形成SEI同时会消耗活性锂离子,造成锂离子电池容量的衰减。同时,SEI(Solid-ElectrolyteInterphase)膜的存在同时也在一定程度上,阻隔了电子和电解液的进一步氧化还原反应,延缓了电池容量的衰减。随着锂电池循环次数的增多,SEI不可避免的会出现破坏或增厚,从而影响到电池的寿命。

记者近日从河北科技大学获悉，该校材料科学与工程学院教授王波团队与北京航天大学空间与环境学院教授王伟团队等单位合作，成功制备一种具有生成稳定合理电解质界面膜的柔性无定型碳纤维，将电解质界面膜的厚度控制在了2—4纳米范围内。相关研究成果近日以《高倍率钾离子电池合理固体电解质界面膜的形成》为题在线发表于《纳米能源》。

近年来，碳负极材料因价格低廉且具高的电子电导率等优点，成为了钾离子电池领域的研究热点。但是过多固体电解质界面膜的形成消耗了大量的电解液并导致较高的不可逆容量是碳材料科学研究面临的重要挑战之一。

河北科技大学与北京航天大学等单位合作提出了构建均匀稳定电解质界面膜的新思路。通过原材料的选择以及工艺调控该团队制备出了一种表面具有二氧化硅和氧化镁纳米粒子的磷—硫元素共掺杂柔性碳纤维薄膜。由于二氧化硅和氧化镁纳米颗粒的均匀分布，形成了厚度为2—4纳米的固体电解质界面膜。这种固体电解质界面膜不仅可以保护电解质免于连续分解，而且还可以防止电子渗透，并同时实现钾离子顺畅的嵌入/脱出。另外，磷—硫元素共掺杂可以增强钾离子的吸附能力，同时提高电导率。