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水系鈉離子電池（AIBs）由于其安全的運行特性和低成本，是大規模儲能的有希望的候選者。然而，AIBs具有低的比能量（即<80 Wh kg^-1）和有限的壽命（數百次循環）。錳-鐵普魯士藍類似物被認為是AIBs的理想正極材料，但由于Jahn-Teller畸變，它們顯示出快速的容量衰減。

圖1 材料表征

中山大學王成新、楊功政等提出了一種陽離子捕獲方法，即在高濃度的NaClO₄基水系電解液中引入鐵氰化鈉（Na₄Fe(CN)₆）作為支撐鹽，以填補鐵取代的普魯士藍Na_1.58Fe_0.07Mn_0.97Fe(CN)₆?·?2.65H₂O（NaFeMnF）正電極材料在循環中形成的表面錳空位。

研究顯示，不易燃和高濃度的”鹽包水”電解液擴大了3.0V以上的電化學穩定性窗口。Na₄Fe(CN)₆沒有改變Na⁺、ClO₄-和H₂O之間的局部配位；相反，它不僅有助于基于Fe(CN)₆^4-/Fe(CN)₆^3-的氧化還原反應的額外容量，而且在原位修復表面缺陷以防止Mn損失和結構變形方面發揮了關鍵作用。

圖2 電解液表征

作者對空白和改性電解液中電極材料的晶體/表面結構和形態變化進行了仔細和徹底的調查。結果，結構完整性和元素均勻性的鮮明對比為合理的猜測提供了可見的證據。與傳統的摻雜引起的修飾和電解液工程方法相比，這種陽離子捕獲策略是緩解Jahn-Teller畸變的一種有希望的對策。

由此產生的水系鈉離子全電池，由鐵取代的六氰化錳正極和有機負極組成，在0.5 A g^-1時產生了94 Wh kg^-1的比能量，并在2 A g^-1時經過15,000次循環后有73%的放電容量保留。

圖3 全電池性能

Enabling long-cycling aqueous sodium-ion batteries via Mn dissolution inhibition using sodium ferrocyanide electrolyte additive. Nature Communications 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-39385-6

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王成新/楊功政Nature子刊：抑制錳溶解，實現15000次長循環鈉離子電池

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