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劉宇/楊程Small：均衡電解液實現(xiàn)普魯士類藍似物鈉離子電池超長壽命

水系鈉離子電池在大規(guī)模電能存儲方面具有廣闊的前景，但它缺乏合適的高比容量和長循環(huán)壽命的正極。錳基普魯士藍類似物（PBA）（KMnHCF/NaMnHCF）具有低成本和高理論比容量的優(yōu)勢，但由于其間隙水失衡引起的副反應(yīng)使其循環(huán)不穩(wěn)定，阻礙了它們的實際應(yīng)用。

在此，上海硅酸鹽研究所的劉宇研究員、楊程等人通過均衡電解液的設(shè)計，實現(xiàn)了錳基普魯士藍中間隙水的補充和過量水引起的副反應(yīng)之間的平衡。作為概念的證明，引入了xCS(x:比例，CS:共溶劑，如聚乙二醇和磷酸三甲酯)均衡電解液，解決普魯士藍循環(huán)壽命短的問題。

圖1. 92PEG電解液中KMnHCF/NTP全電池的低溫電化學(xué)性能

總之，該工作提出均衡電解質(zhì)的策略并用于解決用于水系鈉離子電池正極的錳基普魯士類似物循環(huán)壽命短的問題。使用xCS電解液來驗證這一概念。獨特的電解液設(shè)計不僅能補充錳基普魯士類似物損失的間隙水，還能避免過量水分子的攻擊。借助平衡電解質(zhì)，KMnHCF實現(xiàn)了高比容量(108 mAh g^?1)和無與倫比的超長循環(huán)性能(10000次循環(huán)，80%的容量保持率)，這超出了大多數(shù)鈉離子電池的正極材料。

此外，由KMnHCF正極和NaTi₂(PO₄)₃負極組成的全電池顯示出優(yōu)異的長循環(huán)性能(70000次循環(huán)，96%的容量保持率)，并展現(xiàn)出良好的在低溫和應(yīng)用前景。此外，本文還通過NaMn_0.8Fe_0.2HCF(10000次循環(huán)，76%的容量保持率，運行365天)和NaMnHCF驗證了均衡電解質(zhì)的概念，證明了其在低成本和長壽命的錳基普魯士類似物的普適性。

圖2. 均衡電解液運用到其他錳基普魯士藍類似物中

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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