2026年7月22日，深圳大学高等研究院秦磊研究员团队与四川大学陈小娟博士合作，在材料领域旗舰期刊Advanced Functional Materials上发表了题为“Janus Highly Fluorinated Ether: K+-Channel Activator or Anode Corrosion Trigger in High-Concentration Electrolytes for K–O2 Batteries?”的研究论文。该工作首次揭示高氟代醚（HFE）作为共溶剂在钾-氧气电池高浓度电解液（HCE）中存在的双面效应：过量添加会引发金属钾的严重腐蚀，而在优化添加量下，HFE与盐阴离子协同构筑的固态电解质界面（SEI）兼具氧阻隔屏障与钾离子快速传导通道的双重功能，可实现钾负极的长效保护与快速的界面电荷传输动力学。通过调控高氟代醚的比例，本工作创新性解决了钾-氧气电池长循环中金属负极易腐蚀的核心难题，同时维持高效的界面离子传输，大幅降低了钾-氧气电池的实用化门槛。深圳大学高等研究院为第一完成单位，博士后钟宇为论文共同第一作者（排名第一），秦磊研究员为该文章的唯一通讯作者。
钾-氧气电池凭借基于超氧化钾的高理论能量密度和地球丰富的钾/氧资源，在储能领域中展现出巨大应用潜力。然而，氧气穿梭效应引发的金属钾负极失效问题严重制约了其循环寿命与容量发挥。HCE虽能实现有效的负极钝化，但其高粘度与高成本限制了实际应用，需引入低极性共溶剂以改善性能。本研究发现，在双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺钾（KTFSI）/乙二醇二甲醚（DME）电解液中，HFE作为共溶剂在界面钝化层构筑中呈现出双面效应。当HFE含量过高（HCE：HFE=1：1）时，DME与金属钾反应生成的溶剂化电子会诱导HFE分子发生显著亲核裂解/脱氟反应，导致钾金属被彻底腐蚀为黑色分解产物，电池完全失效。相反，当HFE含量优化至HCE：HFE=12：1时，HFE参与构筑的SEI中氟化钾含量高且分布均匀，既有效阻隔了氧气穿梭，又提供了高效的离子传导路径。原位滴定质谱表明，该配方下甲烷、乙烷等气相副产物的生成被抑制至接近检测限（1–2 ppm），证实了界面反应被有效控制。基于优化电解液组装的钾-氧气电池，在0.05 mA/cm2的电流密度下实现了超过200次稳定循环（>800小时），平均库伦效率高达98.1%。该研究不仅首次厘清了HFE在高浓度电解液与负极界面钝化层构筑中“保护”与“腐蚀”的双重角色，更提出了一种界面自限反应的电解液设计新范式，为钾-氧气电池及其他碱金属-氧气电池的电解液工程提供了新思路，也为高比能、长寿命金属-空气电池的实用化发展奠定了重要基础。
该研究得到广东省自然科学基金（2025A1515010810）、深圳市自然科学基金（JCYJ20240813142526034、JCYJ20250604182101002）、国家自然科学基金（52301280）、广东省青年人才项目（2024QN11C266）与深圳大学青年教师启动基金（868-000001032171）等项目资助。
原文链接：http://doi.org/10.1002/adfm.77210
图1. HFE浓度效应对钾-氧气电池中金属负极界面钝化层构筑的影响机制示意图。
