侴术雷/顾勤奋AFM：普鲁士蓝正极脱水处理对储钠性能的影响

得益于低成本、与锂离子电池中LiFePO₄相当能量密度和长循环寿命，普鲁士蓝类似物(PBAs)是一种很有前景的钠离子电池(SIBs)正极材料。然而，来自水系合成环境的PBAs中的结晶水（≈10 wt%）会给实用SIBs带来严重的副作用，尤其是在日历寿命和高温储存性能方面。因此，消除PBAs中的结晶水对于未来的商业应用具有重要意义。

温州大学侴术雷、澳大利亚同步辐射中心顾勤奋等通过简便的热处理方法去除了铁基PBA-Na_1.76FeFe(CN)₆·2.6H₂O中的水分，并系统研究了水分对其结构和电化学行为的影响。

图1. 材料表征

同步辐射原位高温粉末XRD显示，随着热处理的进行，原始样品的三角结构转变为立方相，两相在150-300 ℃的温度范围内共存，然后在脱水过程最终转变为体积减小的新三角相。热处理后，低自旋Fe²⁺/Fe³⁺在≈3.4 V的氧化还原反应逐渐激活，充电截止电压可增加至4.2 V，容量也得到了提高。

尽管热处理后的样品在空气中很容易再吸水，但在受控的2.0-3.8 V电压范围内，热处理后的样品在5 C下的2000次循环下仍表现出稳定的循环性能。

图2. 2.0-3.8 V下的循环性能

此外，脱水状态的热处理样品的高温容量储存性能得到显著提高，这有利于其实际应用。另外，循环期间同步辐射原位粉末XRD表明，原始样品在2.0-4.2 V的电压范围内在Na⁺（脱）嵌入时经历可逆的相变，而脱水样品在循环过程中显示出体积变化而没有相变。

因此，同时降低含水量和控制电压范围可以实现稳定的循环性能。这项工作为帮助了解铁基普鲁士蓝正极材料中的水提供了新的见解，作者相信低含水量或无水的PBAs将在未来的商业SIBs中发挥重要作用。

图3. 2.0-4.2 V下循环期间同步辐射原位粉末XRD研究