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劉天西/陳蘇莉/馬紫峰Carbon Energy：10C循環1000次！高性能鈉電正極！

由于其低成本的理論容量，六氰化鐵鈉（FeHCF）是鈉離子電池（SIBs）最有前景的正極材料之一。然而，FeHCF中的Fe^LS(C)的低電化學活性拖累了它的實際容量和電壓平臺。

江南大學劉天西教授、陳蘇莉副教授、上海交通大學馬紫峰教授等通過簡單的檸檬酸輔助溶熱法合成了具有高Fe^LS(C)電化學活性的FeHCF（C-FeHCF）。

圖1. 溶劑熱法合成C-FeHCF的示意圖

反應中的檸檬酸不僅作為一種酸源，而且作為一種絡合劑。合成的C-FeHCF具有相當低的[Fe(CN)₆]空位含量并表現出規則的形態。受益于C-FeHCF的高Fe^LS(C)容量，即Fe^LS(C)的高效電化學激活，作為鈉離子電池（SIBs）的正極時，C-FeHCF表現出顯著的循環性能和倍率能力。

C-FeHCF在10 C下經過1000次循環后放電容量為122.6 mAh g^-1，容量保持率為87.3%。在50C的超高電流密度下，其容量保持率為63.5%（與0.1C相比）。

圖2. SIB中C-FeHCF正極的電化學性能

本文通過d_Q/d_V分析，Fe^LS(C)對整個容量的貢獻達到44.53%，接近理論值，表明成功實現了具有高Fe^LS(C)容量的C-FeHCF。

DFT計算證實，Na在高放電平臺的部分嵌入將增強C-FeHCF的電子傳導，從而導致FeHS(N)的更好性能，從而實現整個電極的優異性能。原位XRD證明了C-FeHCF在充放電過程中的結構穩定性，這確保了其卓越的循環穩定性。

此外，這項工作還對C-FeHCF在準固態SIB中的應用進行了評估，C-FeHCF在準固態SIBs中也表現出了優異的電化學性能，表明這種C-FeHCF正極在準固態SIBs中實際應用的可行性。

考慮到C-FeHCF正極的容易合成和出色的電化學性能，這項工作為普魯士藍（PB）材料在儲鈉能源中的進一步應用提供了一條有希望的途徑。

圖3. 準固態SIB中C-FeHCF正極的電化學性能評估

High FeLS(C) electrochemical activity of an iron hexacyanoferrate cathode boosts superior sodium ion storage. Carbon Energy 2023. DOI: 10.1002/cey2.314

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