钾金属电池由于钾资源丰富、氧化还原电位低（–2.93 V vs. SHE）、高的理论容量（687 mAh g⁻¹）等优势，在大规模储能领域是极具竞争力的电化学储能器件。但是，其枝晶的生长和死钾的形成是钾金属负极面临的主要挑战。调控固态电解质界面相（SEI）的组分已被证实是实现稳定钾沉积/剥离的有效策略。

传统SEI层通过电解质与钾金属自发反应形成，通常缺乏无机组分，存在机械强度差和钾离子传输速率低等缺陷。而高熵SEI凭借丰富的离子传输通道和优异的机械性能，可以作为理想的界面层。目前，在金属钾负极表面构建高熵SEI尚未得到深入研究。

近日，中国科学技术大学余彦教授课题组与南京师范大学周小四教授课题组合作，通过在泡沫镍上驱动Sn₃O₄/Sn₂S₃异质结构的原位转化，在金属钾负极（K-SnOS@NF）表面设计并构建了具有优异机械性能与快速钾离子传输能力的高熵SEI。该高熵SEI确保了均匀的表面电势分布，有效诱导了均匀的钾沉积/剥离行为，从而实现了长循环寿命的钾金属负极。

作者利用有限元分析（FEA）模拟、密度泛函理论（DFT）计算和实验表征技术，系统分析了该高熵SEI的组成、功能以及形成机制，发现具有低功函数和弱Sn–S/O键的Sn₃O₄/Sn₂S₃异质结构可以有效释放高熵SEI无机组分所需的阴离子物种，为稳定的高熵SEI的形成提供了支撑。

通过冷冻透射电镜（Cryo-TEM）和飞行时间二次质谱（TOF-SIMS）技术研究了K-SnOS@NF 表面SEI层的组分和形貌。结果表明，该SEI是由多种无机组分（KF、K₂SO₃、K₂CO₃、K₂S和K₂O）构成的厚度约为16 nm的高熵SEI，且其在循环前后结构和成分均保持稳定，这为稳定金属钾负极提供了重要保障。

具有高熵SEI的K-SnOS@NF负极组装的非对称电池表现出高达98.3%的库仑效率和长的循环寿命（>1600次）。K-SnOS@NF||PTCDA全电池在1000 mA g⁻¹的电流密度下循环1650次，每个循环容量衰减率仅为0.011%。此外，K-SnOS@NF||KFeHCF全电池实现了432.1 Wh kg⁻¹的优异能量密度。该研究工作强调了界面组分设计的重要性，为提升钾金属负极的循环寿命提供了新思路。

Surface Work Function-Induced High-Entropy Solid Electrolyte Interphase Formation for Highly Stable Potassium Metal Anodes

Dr. Lili Song, Qiaoxi Yang, Dr. Yu Yao, Mengran Tan, Renke Li, Dr. Jiaying Liao, Prof. Xiaosi Zhou, Prof. Yan Yu

文章的第一作者是南京师范大学博士后宋利黎博士。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202509252