近日，我院郑晶副教授携手华北电力大学邓乐庆教授，在国际化学领域顶级期刊《Advanced Functional Materials》（IF=19）发表题为“Donor number-driven solvation manipulation of ether-aided ionic liquid electrolytes enables stable K-storage for FeNCN anode”的研究论文（文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.75041）。我校为论文第一通讯单位，我院硕士研究生李群、周江为论文共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金等项目资助。
开发高性能、低成本的电化学储能技术，是实现可再生清洁能源大规模并网存储、助力双碳目标落地的核心关键。钾离子电池依托钾资源储量充沛、制备成本低廉等突出优势，已成为极具发展潜力的下一代大规模储能技术。铁碳二亚胺是较理想的高性价比储钾负极材料之一，但受限于钾离子半径偏大的特性，普遍存在离子扩散动力学迟缓、固液界面结构不稳定等难题；同时，传统离子液体电解液粘度偏高、离子电导率偏低，且有机阳离子易分解破坏界面环境，严重制约了此类负极在钾离子电池中的高效稳定应用。
针对以上行业痛点，研究团队创新提出供体数驱动的溶剂化结构调控策略，通过在离子液体体系中引入高供体数苯甲醚，成功构筑弱极性醚辅助型高供体数离子液体电解液（HDILE）。测试结果表明，适配 HDILE 电解液的铁碳二亚胺负极材料表现出优异的储钾综合性能：在 200 mA/g 高电流密度条件下稳定循环 250 次，可逆比容量稳定维持在 420.5 mAh/g，平均库仑效率可达 99.5%，循环稳定性与电化学动力学性能实现双重提升。
该研究从分子层面阐明了钾离子电池电解液溶剂化结构与界面化学的协同调控机制，创新建立供体数导向的电解液优化设计思路，有效破解了高浓度电解液体系动力学性能与长循环稳定性难以兼顾的共性技术难题，形成了可推广、可借鉴的普适性设计范式。研究成果进一步丰富了钾电池电解液体系的基础理论体系，为下一代高比容量、长寿命、低成本钾离子电池的技术迭代与产业化应用，提供了重要理论支撑和实践参考。
