超高压钾离子电池（PIBs）凭借成本竞争力，成为高能电池系统的一个可行选择。然而，由于高活性钾金属负极和正极的界面不稳定性导致的快速容量衰减和较差的库仑效率问题依然难以解决，此外钾金属的高反应性和易燃电解液也带来了严重的安全隐患。
在此，东北师范大学吴兴隆、吕红艳，青岛科技大学赵健等人成功开发了一种弱溶剂化氟化电解液，具有固有的不燃特性，使得电池能够在超高电压（最高可达5.5 V）下稳定运行。通过突破阴离子溶剂化势垒，形成稳健的阴离子衍生的富含无机物的电极-电解液界面，实现协同的界面调节。
结果显示，该工作选用代表性的KVPO₄F正极在高截止电压4.95 V下能够维持1600次循环，容量保持率为84.4%。与此同时，使用设计的电解液，实现了高电化学可逆和稳定的钾沉积/剥离过程，有效抑制了钾枝晶的形成。
图1. 弱溶剂化电解液设计
总之，该工作设计了一种新型超高电压电解液体系，具有本征弱溶剂化和不燃特性，能够同时改善与两极的兼容性，从而实现安全且耐用的钾离子电池（PIBs）。
通过突破阴离子溶剂化势垒，该研究开发的WSFE电解液展现出弱K⁺-溶剂相互作用，同时显著增强了阳离子-阴离子相互作用。这些特性促进了稳健的阴离子衍生的富氟/硫（F/S）电极-电解液界面（CEIs）和固态电解质界面（SEIs）的形成，在正极和负极上实现了协同的界面调控。
作为概念验证，该研究选用代表性的KVPF正极在高截止电压4.95 V下可持续1600次循环，容量保持率为84.4%。一系列实验和理论研究表明，溶剂化结构对界面化学和全面电化学性能具有关键影响，证明了这一合理设计对先进钾离子电池的意义。
图2. 电池性能
Breaking Anionic Solvation Barrier for Safe and Durable Potassium-ion Batteries Under Ultrahigh-Voltage Operation, Angewandte Chemie International Edition 2025 DOI: 10.1002/anie.202423044