普渡大学AEM：揭示用于非水系电池的普鲁士蓝类似物正极的热安全性

普鲁士蓝类似物 (PBA) 因其卓越的电化学性能而成为许多下一代金属离子电池的有前途的正极材料，它们的无氧结构避免了常见的电池热失控途径，即氧气的释放。

在此，美国普渡大学Vilas G. Pol等人通过差示扫描量热法 (DSC) 和热重分析 (TGA) 在内的热分析技术从非水系钠离子和钾离子电池（SIBs和 KIBs）的材料和全电池水平两个方面全面研究了PBAs的热失控机制，确定了潜在的安全问题和不需要氧气析出的新型失控机制。

氰化物基团在200 °C 以上以有毒氰化物形式释放 (≈51.4 wt%)，也会与电解液发生放热反应并导致失控。作者通过拉曼光谱、XPS、原位TEM和operando同步XRD研究，提出了正极水解歧化生成氰化物气体的机理。

图1. 代表性PBA正极分解机理分析

此外，全电池水平的量热研究表明，与传统的LiCoO₂-石墨体系相比，这种SIB和KIBs的放热减少了，但失控的起始温度更低。因此，控制合成过程中的缺陷和水含量对于提高整体PBA正极安全性至关重要，作者还发现负极的安全问题更多地归因于反应性钾化/钠化碳和脆弱的SEI，它们更早地引发了失控。

这项工作有助于更好地了解KIB和SIB的热失控机制，电池的热失控优化可以通过调整电解液组成获得稳定的负极SEI或更好的电解液热稳定性，并使用结晶良好的PBA正极抑制氰化物释放来实现。

图2. 整个PBA正极热失控过程的解释

Revealing the Thermal Safety of Prussian Blue Cathode for Safer Nonaqueous Batteries, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202101764

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普渡大学AEM：揭示用于非水系电池的普鲁士蓝类似物正极的热安全性

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