Advanced Energy Materials:六铁氰化物型普鲁士蓝类材料在钠/钾离子电池中的应用原理和进展

近年来,钠离子电池(NIBs)和钾离子电池(KIBs)因原料丰富、成本低廉且具有较为可观的能量/功率密度而成为了储能领域的研究热点。在众多电极材料体系中,普鲁士蓝类材料(PBAs)拥有刚性和开放的框架结构和较大尺寸的间隙通道(> 3.5 Å),并具有原料易得、结构组成多样、合成温度低、易规模化等综合优势。其中,基于Fe(CN)6的六铁氰化物(HCFs)在钠/钾离子电池中表现出较高的氧化还原电位(2.5–3.8 V)和比容量(70–170 mAh g-1),是普鲁士蓝类材料中研究最多的正极材料,也是未来最具有应用潜力的低成本正极材料之一。

电子科技大学材料与能源学院周爱军副教授与浙江大学材料科学与工程学院谢健副教授、华中科技大学材料科学与工程学院张五星副教授合作发表了HCFs型普鲁士蓝材料的综述论文,从“立方-单斜-菱方”的多相结构转变和过渡金属的多自旋态的角度深入分析了HCFs的结构特点和氧化还原机理,阐明了不同碱金属和过渡金属的HCFs之间的差异性,并从材料的结晶性调控、结晶水的物理和化学脱出、高比表面复杂形貌的构建、导电复合和表面修饰、过渡金属和碱金属元素取代等五个方面系统梳理和讨论了该材料体系的优化改性原理和近十年来取得的主要研究进展。该论文对HCFs在未来低成本储能电池中的应用开发提供了较为全面的改性思路。相关论文近日在线发表在Advanced Energy Materials,题为“Hexacyanoferrate‐Type Prussian Blue Analogs: Principles and Advances Toward High‐Performance Sodium and Potassium Ion Batteries”(DOI: 10.1002/aenm.202000943)。