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Ultrathin K–C Composite Anode Enables Conformal Stripping/Plating for Dendrite-Free and High-Rate Potassium-Metal Batteries
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2024-08-23 , DOI: 10.1021/acsenergylett.4c01982 Zixing Wang 1 , Jian-Fang Wu 1 , Wang Zhou 1 , Ying Mo 1 , Shi Chen 2 , Tongyu Zhou 3 , Wenzhuo Shen 4 , Bohua Ren 5 , Peifeng Huang 3 , Jilei Liu 1
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2024-08-23 , DOI: 10.1021/acsenergylett.4c01982 Zixing Wang 1 , Jian-Fang Wu 1 , Wang Zhou 1 , Ying Mo 1 , Shi Chen 2 , Tongyu Zhou 3 , Wenzhuo Shen 4 , Bohua Ren 5 , Peifeng Huang 3 , Jilei Liu 1
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The development of metallic K is seriously hampered by low melting point, high reactivity, and uncontrollable dendrite growth. Herein, benefiting from the super-potassiophility of CNTs (carbon nanotubes), K@CNT composite anodes are prepared via a rational fused-modeling approach, where CNTs build interconnected frameworks and K atoms are anchored on CNTs, inducing depressed atomic creeping and flowability at high temperatures. Thereby, K@CNT composite anodes deliver flexibility, processability (∼30 μm), and thermal stability (up to 300 °C). In particular, K@CNT composite anodes exhibit a conformal stripping and plating behavior along with the plane-structure of the CNT framework during charge–discharge processes under 10 mA cm–2 without dendrites. Moreover, the K@CNT // Prussian white full cells exhibit high rate performance (60.9 mAh g–1 at 3000 mA g–1), high energy density (187.3 Wh kg–1), and high-temperature stability. This work provides an avenue for designing high-performance metallic K anodes and for driving the commercialization of K-metal batteries.
中文翻译：
超薄 K-C 复合阳极可实现无枝晶和高倍率钾金属电池的保形剥离/电镀
低熔点、高反应性和不可控的枝晶生长严重阻碍了金属钾的发展。在此，受益于CNT（碳纳米管）的超亲电性，K@CNT复合阳极是通过合理的融合建模方法制备的，其中CNT构建了互连的框架，并且K原子锚定在CNT上，从而在高温。因此，K@CNT 复合阳极具有灵活性、可加工性（∼30 μm）和热稳定性（高达 300 °C）。特别是，K@CNT复合阳极在10 mA cm –2的充放电过程中表现出保形剥离和电镀行为以及CNT框架的平面结构，没有枝晶。此外，K@CNT // 普鲁士白全电池表现出高倍率性能（3000 mA g –1时为 60.9 mAh g –1 ）、高能量密度（187.3 Wh kg –1 ）和高温稳定性。这项工作为设计高性能金属钾阳极和推动钾金属电池的商业化提供了途径。
更新日期：2024-08-23
中文翻译：
超薄 K-C 复合阳极可实现无枝晶和高倍率钾金属电池的保形剥离/电镀
低熔点、高反应性和不可控的枝晶生长严重阻碍了金属钾的发展。在此，受益于CNT（碳纳米管）的超亲电性，K@CNT复合阳极是通过合理的融合建模方法制备的，其中CNT构建了互连的框架，并且K原子锚定在CNT上，从而在高温。因此，K@CNT 复合阳极具有灵活性、可加工性（∼30 μm）和热稳定性（高达 300 °C）。特别是，K@CNT复合阳极在10 mA cm –2的充放电过程中表现出保形剥离和电镀行为以及CNT框架的平面结构，没有枝晶。此外，K@CNT // 普鲁士白全电池表现出高倍率性能（3000 mA g –1时为 60.9 mAh g –1 ）、高能量密度（187.3 Wh kg –1 ）和高温稳定性。这项工作为设计高性能金属钾阳极和推动钾金属电池的商业化提供了途径。
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