乔芸/侴术雷​Small：用于钠离子电池的铁基普鲁士蓝类似物的同构合成

可充电钠离子电池(SIBs)在大规模储能系统中具有广阔的应用前景。铁基普鲁士蓝类似物(PBAs)由于其刚性的开放框架、低成本和简单的合成被认为是极具潜力的正极。然而，如何提高PBAs结构中的钠含量，从而抑制结构中缺陷的产生仍然是一个挑战。

在此，上海大学乔芸教授联合温州大学侴术雷教授等人合成了一系列PBAs样品，并见证了条件改变后PBAs从立方晶向单斜晶结构演化过程。同时，PBAs结构中钠含量增加进而结晶度增加。

实验证明制备的六氰亚铁钠(Na_1.75Fe[Fe(CN)₆]_0.9743·2.76H₂O)在0.1C时具有150 mAh g⁻¹的高容量(17 mA g⁻¹)，在50C时具有74 mAh g⁻¹的优异倍率性能(8500 mA g⁻¹)。并通过原位拉曼和粉末X射线衍射(PXRD)验证了PBAs正极的高可逆。

图1. PBAs结构表征

总之，该工作通过不断优化合成条件制备了一系列具有立方或单斜结构的PBAs样品，并仔细研究了合成条件、晶体结构和电化学性能之间的关系。研究发现，通过系统地改进合成条件可以精确地将PBAs的晶体结构从立方结构调整为单斜结构。最终，制备的六氰亚铁酸钠在半电池中表现出极高的初始充电能力和优异的倍率性能。

值得注意的是，这种PBAs正极由于钠浓度高，可以直接与硬碳(HC)负极结合形成完整的电池，表现出优异的电化学性能。PXRD和拉曼光谱进一步详细揭示了PBAs正极的高可逆性，展示了其在SIBs中的实际应用潜力。

图2. 基于六氰亚铁钠正极的全电池电化学性能

Isostructural Synthesis of Iron-Based Prussian Blue Analogs for Sodium-Ion Batteries, Small 2023 DOI: 10.1002/smll.202302687