【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电化学，尤其涉及一种锡基界面层保护钾金属负极及其制备方法和应用。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、经过几十年的发展，锂离子电池已成为目前应用最广泛的储能体系，其工作电压高、循环寿命长，在我们生活的方方面面发挥了重要作用。但随着电动汽车的崛起和普及，人们对电池的能量密度和功率密度提出了更高的要求；此外，有限的锂资源也限制了其在大规模储能领域的发展，开发更低成本、更高能量密度的电池体系势在必行。钠、钾与锂处于同一主族，理化性质相似，但储量几乎是锂的上千倍，是大规模储能的有力候选者。其中，钾金属电池具有高达687 mah g-1的理论比容量，且氧化还原电位比钠更低（-2.93 v vs.标准氢电极），成为低成本、高能量密度碱金属电池的研究热点。
3、但钾金属负极在实际应用中面临着严峻的挑战。具有高反应活性的钾金属与电解液会发生严重的副反应，从而生成以有机物为主的固体电解质界面层（solid electrolyteinterfaces, sei），该sei层电子电导率低且机械强度差，导致了不均匀的k+流和枝晶的生长；此外，由于钾金属沉积/剥离过程中会产生巨大的体积膨胀，该sei层便会不断破裂，暴露出新鲜的钾金属，副反应不间断进行直至活性钾被消耗完全，电池失效。
4、为了解决上述问题，研究人员采取了多种策略。例如，构建三维集流体来缓解钾金属的体积膨胀，优化电解液组分来形成多功能的sei层，以及构筑人工sei保护层等。其中，可定
技术实现思路
1、为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种锡基界面层保护钾金属负极及其制备方法和应用。
2、本专利技术的目的在于解决无亲钾性保护层修饰的钾金属电池沉积不均匀的问题，通过构建兼具高亲钾性、高离子电导率、高机械强度的保护层，调控钾成核、均匀k+流、抑制钾枝晶生长，从而提升电池的循环稳定性和使用寿命。
3、为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
4、本专利技术的第一方面，提供一种钾金属负极，包括钾金属薄片和多功能界面层；
5、所述多功能界面层包括钾锡合金和氟化钾。该多功能界面层为原位生成，可均匀化k+流、诱导其均匀成核、抑制钾枝晶的生长，从而提升电池的循环寿命。
6、本专利技术的一个或多个具体实施方式中，所述多功能界面层的厚度约为20-50 μm；优选为35 μm。
7、本专利技术的第二方面，提供上述的钾金属负极的制备方法，包括以下步骤：
8、s1，在充满氩气的手套箱中将钾金属块擀压成钾金属薄片；
9、s2，称取氟化锡粉末用毛刷均匀涂覆在钾金属薄片表面并原位反应；
10、s3，两者发生反应，在钾金属表面生成均匀的黑色界面层，即得到多功能界面层保护的钾金属负极材料。
11、本专利技术的一个或多个具体实施方式中，所述步骤s1中充满氩气的手套箱中的氧含量低于0.1 ppm；所述钾金属薄片为25-35 cm2。
12、本专利技术的一个或多个具体实施方式中，所述步骤s2中氟化锡粉末的用量为10-50mg，优选地，如10 mg、25 mg或50 mg。
13、本专利技术的一个或多个具体实施方式中，步骤s3中反应温度为室温。
14、本专利技术的第三方面，提供上述的钾金属负极或其制备方法在制备碱金属电池中的应用；
15、优选地，所述碱金属电池包括纽扣式电池。
16、本专利技术的第四方面，提供一种纽扣式电池，所述纽扣式电池包括正极、负极、隔膜和电解液，所述负极为第一方面所述的钾金属负极。
17、本专利技术的一个或多个具体实施方式中，所用电解液为kfsi-ec-dec或kpf6-ec-dec；优选为1m。
18、本专利技术的一个或多个具体实施方式中，所述电解液是通过将双氟磺酰亚胺钾或六氟磷酸钾溶解在体积比为1/1的碳酸乙烯酯与碳酸二乙酯的混合溶剂中形成的浓度为1mol l-1的溶液制得的。
19、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
20、1.本专利技术通过简单的物理方法使氟化锡粉末与钾金属发生原位反应，相比于现有其他改性技术，操作简便且成本低廉。
21、2.本专利技术原位反应生成的由钾锡合金和氟化钾组成的多功能界面层具有高亲钾性和高离子电导率，通过诱导钾的均匀成核实现后续钾的均匀沉积；此外，该多功能界面层具有高机械强度，在电池循环过程中可有效抑制枝晶的生长，保护钾金属负极，提升钾金属电池的循环寿命。
22、本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种钾金属负极，其特征在于，包括钾金属薄片和多功能界面层；
2.如权利要求1所述的钾金属负极，其特征在于，所述多功能界面层的厚度约为20-50μm；优选为35 μm。
3.一种如权利要求1或2所述的钾金属负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的钾金属负极的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中充满氩气的手套箱中的氧含量低于0.1 ppm；所述钾金属薄片为25-35 cm2。
5.如权利要求3所述的钾金属负极的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中氟化锡粉末的用量为10-50 mg，优选地，如10 mg、25 mg或50 mg。
6.如权利要求3所述的钾金属负极的制备方法，其特征在于，步骤S3中反应温度为室温。
7.权利要求1-2所述的钾金属负极或权利要求3-6所述的钾金属负极的制备方法在制备碱金属电池中的应用；
8.一种纽扣式电池，其特征在于，所述纽扣式电池包括正极、负极、隔膜和电解液，所述正极和负极为权利要求1或2所述的钾金属负极。
9.如权利要求8所述的一
10.如权利要求8所述的一种纽扣式电池，其特征在于，所述电解液是通过将双氟磺酰亚胺钾或六氟磷酸钾溶解在体积比为1/1的碳酸乙烯酯与碳酸二乙酯的混合溶剂中形成的浓度为1 mol L-1的溶液制得的。
...【技术特征摘要】
1.一种钾金属负极，其特征在于，包括钾金属薄片和多功能界面层；
2.如权利要求1所述的钾金属负极，其特征在于，所述多功能界面层的厚度约为20-50μm；优选为35 μm。
3.一种如权利要求1或2所述的钾金属负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的钾金属负极的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中充满氩气的手套箱中的氧含量低于0.1 ppm；所述钾金属薄片为25-35 cm2。
5.如权利要求3所述的钾金属负极的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中氟化锡粉末的用量为10-50 mg，优选地，如10 mg、25 mg或50 mg。
6.如权利要求3所述...
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