侴术雷Angew.：基于普鲁士蓝类似物的450 Wh/kg钠离子电池！

普鲁士蓝类似物（PBAs）由于其高理论能量密度和低成本而被认为是有前景的钠离子电池（SIBs）的正极材料。然而，PBAs的高水和空位含量降低了它们的能量密度并带来了安全问题，进而阻碍了它们在SIBs中的大规模应用。

图1. 材料表征

温州大学侴术雷等通过调控晶体结构和控制晶相取向，制备了一系列缺陷少、含水量低的钾辅助铁基PBA。在引入含钾原料后，最终产品（表示为NKPB-3）显示出框架中（220）平面的优先取向的变化，以及更稳定的结构，并具有较少的[Fe(CN)₆]^4-空位，这对钠离子的储存和迁移是可取的。

此外，NKPB-3的初始水含量大幅下降（从21.0 wt%降至7.5 wt%），提高了实际应用的内在安全性。

图2. 电化学性能研究

受益于优化的晶体结构和钾的引入，NKPB-3表现出更高的氧化还原电位和更高的初始比容量（147.9 mAh g^-1），从而产生了高能量密度（约450 Wh kg^-1），这与锂离子电池的商用磷酸铁锂正极材料相当。

此外，由于NKPB-3框架中钾离子的支柱效应，NKPB-3在长时间循环后实现了较少的电压衰减并提高了循环稳定性（300次循环后具有83.5%的容量保持率）。这些结果表明，这些具有稳定晶体结构和较少水含量的PBA有希望实现具有高能量密度的安全SIBs。

图3. 动力学研究

Prussian Blue Analogues with Optimized Crystal Plane Orientation and Low Crystal Defects toward 450 Wh kg-1 Sodium-Ion Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202303953

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