电解液中阳离子溶剂化鞘层结构对电池的电化学性能有显著影响。传统的醚基电解液虽然在钾离子电池中极化电压较低，但是在石墨负极中存在严重的离子-溶剂共嵌入现象，且氧化稳定性差。近年来，在电池体系中提出了几种电解质工程策略来调节阳离子溶剂化鞘层结构，包括采用高浓度电解液、弱溶剂化电解液和阳离子脱溶等。然而，这些策略都需要使用大量的电解质盐或探索新的弱溶剂化溶剂，这也将导致成本的显著增加。

湖南大学物理与微电子科学学院鲁兵安课题组提出一种基于醚基溶剂（DEE）的弱溶剂化电解液。这种电解液体系可以削弱阳离子-溶剂的相互作用，抑制共嵌入行为，提高氧化稳定性。此外，由于电解液的低盐浓度，成本显著降低，具有实用性。

该工作中，作者研究了两种典型的电解液1 M KFSI-DME和1 M KFSI-DEE。当电解液是1 M KFSI-DEE时，石墨阳极具有一个较低的放电电压(<0.3V)，初始库仑效率可达到82%，对应K⁺的嵌入行为。而电解液是1 M KFSI-DME时，石墨阳极呈现出高放电电压平台(>0.5V)，对应于阳离子-溶剂共嵌入现象。此外，原位XRD也可以验证阳离子-溶剂的相互作用在两种电解液中具有明显差异，如图一所示。

用扫描电镜对石墨阳极循环后的形貌进行分析，如图二所示。在1 M KFSI-DME中观察到石墨脱落和层状分裂现象，可能是由于该电解液中存在严重的共嵌入行为和电解液的持续分解。而在1 M KFSI-DEE中，石墨在循环前后的变化可以忽略，表明其结构在DEE基电解液中得到较为完整的保存。同时，还研究了钾沉积/剥离后的铜箔形貌。使用1 M KFSI-DME时，钾金属在铜箔上的沉积/剥离不均匀，导致其电化学性能较差。而使用1 M KFSI-DEE时，钾金属在铜箔上的沉积/剥离呈现出平坦而均匀的形态，有利于获得较高的库伦效率和稳定的循环性能。

作者通过密度函数理论计算表明K⁺-DEE相互作用比K⁺-DME相互作用弱，并且K⁺-溶剂相互作用弱于Li⁺-溶剂相互作用。通过分子动力学模拟，进一步研究了K⁺的溶剂化环境。在1 M的浓度下，溶剂化壳中的DEE分子比DME分子少。径向分布函数也表明，在DEE基电解液中，阴离子更容易参与K⁺内部溶剂化鞘结构，也有利于获得阴离子的界面行为。这些结果都表明，由于K⁺-DEE相互作用较弱，DEE基电解液中的K⁺更倾向于与阴离子配合，而不是与DEE溶剂配合，导致K⁺的溶剂化环境类似于高浓度电解质。而K⁺-溶剂相互作用和K⁺溶剂化环境的巨大差异也会导致不同的SEI化学性质。

最后对浓度为2 M的电解液进行拓展研究。在2 M KFSI-DEE电解液中，石墨电极运行200次循环，容量保留86.6%，K||Cu电池具有长循环稳定性550次循环，平均CE为98.9%，对称K||K电池提供长周期稳定性超过1400小时，电解质表现出高氧化稳定性高达4.4V。

该工作表明，钾离子电解液具有固有的弱溶剂化能力，这可能是由于钾离子的低电荷密度所致。这种离子-溶剂相互作用调谐策略为开发高性能的电解液提供了一种很有前途的方法。