刘宇/杨程Small：均衡电解液实现普鲁士类蓝似物钠离子电池超长寿命

水系钠离子电池在大规模电能存储方面具有广阔的前景，但它缺乏合适的高比容量和长循环寿命的正极。锰基普鲁士蓝类似物（PBA）（KMnHCF/NaMnHCF）具有低成本和高理论比容量的优势，但由于其间隙水失衡引起的副反应使其循环不稳定，阻碍了它们的实际应用。

在此，上海硅酸盐研究所的刘宇研究员、杨程等人通过均衡电解液的设计，实现了锰基普鲁士蓝中间隙水的补充和过量水引起的副反应之间的平衡。作为概念的证明，引入了xCS(x:比例，CS:共溶剂，如聚乙二醇和磷酸三甲酯)均衡电解液，解决普鲁士蓝循环寿命短的问题。

图1. 92PEG电解液中KMnHCF/NTP全电池的低温电化学性能

总之，该工作提出均衡电解质的策略并用于解决用于水系钠离子电池正极的锰基普鲁士类似物循环寿命短的问题。使用xCS电解液来验证这一概念。独特的电解液设计不仅能补充锰基普鲁士类似物损失的间隙水，还能避免过量水分子的攻击。借助平衡电解质，KMnHCF实现了高比容量(108 mAh g⁻¹)和无与伦比的超长循环性能(10000次循环，80%的容量保持率)，这超出了大多数钠离子电池的正极材料。

此外，由KMnHCF正极和NaTi₂(PO₄)₃负极组成的全电池显示出优异的长循环性能(70000次循环，96%的容量保持率)，并展现出良好的在低温和应用前景。此外，本文还通过NaMn_0.8Fe_0.2HCF(10000次循环，76%的容量保持率，运行365天)和NaMnHCF验证了均衡电解质的概念，证明了其在低成本和长寿命的锰基普鲁士类似物的普适性。

图2. 均衡电解液运用到其他锰基普鲁士蓝类似物中

Ultra-Long Cycle of Prussian Blue Analogs Achieved by Equilibrium Electrolyte for Aqueous Sodium-Ion Batteries, Small 2023 DOI: 10.1002/smll.20230389

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