钾（K）的丰度高于锂，人们一直在探求将其作为钾金属电池（KMB）的负极资料，以便将其应用于大规模动力存储。但是，因为钾枝晶的不可控成长，钾负极的固体电解质界面（SEI）并不安稳，这对 KMB 的开发是一个应战。本文，福州大学颜蔚研讨员团队等在《J. Mater. Chem. A》期刊宣布名为“Synergy of Cu-foam/Sb2O3/rGO for stable potassium anodes of high-rate and low-temperature potassium metal batteries”的论文，研讨经过结构调整，为KMB阳极开发了一种在泡沫铜上含有 Sb2O3 和复原氧化石墨烯（rGO）的多功能界面，以构成集流器（），其间具有大表面积的铜形状可削减充放电进程中的体积改变，Sb2O3 可供给亲电性，完成均匀的 K 电镀和剥离，然后取得无树枝状K阳极，而 rGO 则可供给丰厚的缺点，以进步离子传输和反响动力学。

  这种集流器在0.5mA cm-2/2 mA h cm-2 的条件下可对 K 镀层/剥离进行长达600次的循环，表现出明显的可逆性；在对称电池中，构成的 @K阳极在 0.2 mA cm-2/0.2 mA h cm-2 的条件下可延长循环寿数达1300小时。这种阳极构建的 PTCDA @K 全电池表现出杰出的循环安稳性（超越 2000 次循环）和超卓的速率才能（10 C 时 112.8 mA h g-1）。此外，即便在极低的温度下（-20 °C），这种电池仍能坚持其室温容量的 55%，令人形象十分深入。研讨人员使用原位拉曼光谱技能和电化学办法（包含原位 EIS、半电池、对称电池和全电池测验）以及 DFT 理论核算，对结构功能联系和反响机制进行了探求，以便从根本上了解怎么逐渐优化 K 阳极和相应 KMB 的功能。这项作业中安稳钾金属阳极的战略可为进一步开发先进的低温钾金属电池供给辅导。

  计划1 、(a) 的组成进程计划；(b) 泡沫铜和 构成的树枝状物的作用阐明。

  图4（a）的原位拉曼光谱界面处于初始激活阶段，电压规模为1–0.01 V；（b） 电流密度为1 mA cm−2的K镀/剥离进程中的拉曼光谱和（c）具有0、0.5、1、1.5和2 mA h cm−2不同K镀容量的rGO的拉曼光谱；（d）泡沫铜，（e）的高分辨率F1s XPS光谱和（f）@在K堆积的第3个和第100个循环之后的半电池的rGO；（g）泡沫铜和（h）的原位EIS@镀K进程中半电池的rGO。

  总归，经过结构调整，咱们成功地开发出了一种具有亲钾特性的多功能 集流器，然后促进了无树枝状 KMB 的制作。所规划的多功能界面不只能下降 K 的扩散阻力，还能经过 Sb+2O3 创立满足的亲钾位点，然后有用调理 K 的堆积行为。此外，rGO 多功能维护界面所表现出的高机械耐性可在 K 堆积进程中明显阻止树枝状结构的构成。因而，在 0.5 mA cm-2 和 2.0 mA h cm-2 下循环 600 次后， 的库仑功率超越 99.8%，令人形象十分深入。

  @K‖@K 对称电池在 0.2 mA cm-2 和 0.2 mA h cm-2 条件下可安稳作业 1300 小时，电压滞后很小（25 mV）。当与 PTCDA 正极结合时，@K‖PTCDA 全电池显示出杰出的循环安稳性（超越 2000 次循环）和超强的速率才能（10 C 时 112.8 mA h g-1）。即便在零下 20 摄氏度的超低温条件下，全电池仍能坚持其室温容量的 55%，令人形象深入。这些优异的功能归功于亲钾合金位点和缓冲维护层的积极影响，它们在电镀/剥离进程中有用地按捺了枝晶的成长。这项研讨为低温钾金属电池的电极规划奠定了根底，并为完成无枝晶成长的钾负极铺平了路途。