Dukungan Intermetalik Kalium-Bismut-Telurida Terner Meningkatkan Stabilitas Elektrokimia dalam Anoda Logam Kalium

Abstrak
Kami menggunakan ikatan gulungan akumulatif untuk membuat komposit metalurgi yang berdiri sendiri dari kalium-bismut-telurida alkali yang dibentuk in-situ, K2(Bi2/6Te3/6Vac1/6) intermetalik yang tertanam dalam logam kalium. Kristal potasiofilik yang baru ditemukan ini secara termodinamika stabil, disebut “KBT”, adalah antifluorit fcc dengan pola dasar K2Te. Sel simetris mencapai 880 jam siklus pada 0,5 mA/cm2 dan 0,5 mAh/cm2. Baterai logam kalium (KMB) dengan katode biru Prusia (PB) dalam elektrolit karbonat mempertahankan kapasitas 80% setelah 200 siklus pada 1C. Dalam elektrolit berbasis eter dengan katode organik, mencapai retensi 80% setelah 900 siklus pada 2C. Gabungan nanotomografi sinar-X sinkrotron, mikroskopi berkas ion terfokus kriogenik (Cryo-FIB) dan spektroskopi fotoelektron sinar-X sputter-down (XPS) menunjukkan endapan elektrode yang seragam, dibandingkan dengan garis dasar filamen kalium yang bercampur dengan pori-pori dan SEI kasar. Dukungan intermetalik biner K3Bi-K dan K2Te-K juga memberikan kinerja elektrokimia yang lebih baik, meskipun pada tingkat yang lebih rendah. Simulasi multiskala memberikan wawasan tentang peran struktur pendukung dalam energetika adatom, nukleasi film, morfologi SEI tahap awal, dan stabilitas antarmuka.