可充電鈉離子電池(SIBs)在大規(guī)模儲能系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。鐵基普魯士藍類似物(PBAs)由于其剛性的開放框架、低成本和簡單的合成被認(rèn)為是極具潛力的正極。然而，如何提高PBAs結(jié)構(gòu)中的鈉含量，從而抑制結(jié)構(gòu)中缺陷的產(chǎn)生仍然是一個挑戰(zhàn)。

在此，上海大學(xué)喬蕓教授聯(lián)合溫州大學(xué)侴術(shù)雷教授等人合成了一系列PBAs樣品，并見證了條件改變后PBAs從立方晶向單斜晶結(jié)構(gòu)演化過程。同時，PBAs結(jié)構(gòu)中鈉含量增加進而結(jié)晶度增加。

實驗證明制備的六氰亞鐵鈉(Na_1.75Fe[Fe(CN)₆]_0.9743·2.76H₂O)在0.1C時具有150 mAh g^?1的高容量(17 mA g^?1)，在50C時具有74 mAh g^?1的優(yōu)異倍率性能(8500 mA g^?1)。并通過原位拉曼和粉末X射線衍射(PXRD)驗證了PBAs正極的高可逆。

圖1. PBAs結(jié)構(gòu)表征

總之，該工作通過不斷優(yōu)化合成條件制備了一系列具有立方或單斜結(jié)構(gòu)的PBAs樣品，并仔細(xì)研究了合成條件、晶體結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能之間的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，通過系統(tǒng)地改進合成條件可以精確地將PBAs的晶體結(jié)構(gòu)從立方結(jié)構(gòu)調(diào)整為單斜結(jié)構(gòu)。最終，制備的六氰亞鐵酸鈉在半電池中表現(xiàn)出極高的初始充電能力和優(yōu)異的倍率性能。

值得注意的是，這種PBAs正極由于鈉濃度高，可以直接與硬碳(HC)負(fù)極結(jié)合形成完整的電池，表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。PXRD和拉曼光譜進一步詳細(xì)揭示了PBAs正極的高可逆性，展示了其在SIBs中的實際應(yīng)用潛力。

圖2. 基于六氰亞鐵鈉正極的全電池電化學(xué)性能

Isostructural Synthesis of Iron-Based Prussian Blue Analogs for Sodium-Ion Batteries, Small 2023 DOI: 10.1002/smll.202302687