《Carbon Energy》：柠檬酸辅助溶剂热法合成高Fe^LS(C)活性的普鲁士蓝钠离子电池正极材料

High Fe^LS(C) electrochemical activity of an iron hexacyanoferrate cathode boosts superior sodium ion storage

Junhong Guo, Fan Feng, Zhenhai Shi, Rui Wang, Meng Yang, Fangfang Chen, Suli Chen*, Zi-Feng Ma*, Tianxi Liu*

Carbon Energy 2023, DOI: 10.1002/cey2.314

钠离子电池具有钠资源储量丰富以及分布范围广等优点，被认为是最有希望替代锂离子电池的新型储能体系。但目前钠离子电池商业化应用还受到诸多限制，尤其是正极材料。当前报道的钠离子电池正极材料主要包括层状氧化物、聚阴离子化合物和普鲁士蓝（PB）三类，其中普鲁士蓝（PB）及其类似物（PBA）因为具有合成方法简单、理论容量高以及成本低等优点被认为最有希望实现产业化的正极材料之一。铁基普鲁士蓝（FeHCF）作为一种典型的PBA因其高理论容量和低成本而被广泛研究，然而，FeHCF中Fe^LS(C)较低的电化学活性会显著降低材料的实际容量以及放电电压。因此，在FeHCF正极中充分激活Fe^LS(C)电化学活性对于提高电池的实际放电性能具有至关重要的作用。

近期，江南大学化学与材料工程学院刘天西教授课题组通过一种简单高效的柠檬酸辅助溶剂热法成功合成了低缺陷的FeHCF晶体（C-FeHCF）。C-FeHCF中Fe^LS(C)具有较高的电化学活性，能够使C-FeHCF表现出优异的循环稳定性和倍率性能，以C-FeHCF为正极组装的钠离子电池在10 C条件下循环1000次后容量保持率高达87.3%，即使在50 C的超高倍率下放电容量仍达77.8 mAh g^-1。此外，文章创新地结合dQ/dV和放电曲线定量分析了Fe^LS(C)对总容量的贡献，结果表明C-FeHCF中Fe^LS(C)对总容量的贡献达到44.53%，接近理论值。文章还利用C-FeHCF作为正极材料通过原位组装法成功制备准固态钠离子电池，固态电池在5 C电流密度下其初始放电容量高达106.5 mAh g^-1，并在1200次循环后容量保持率可达89.8%。这项工作为钠离子电池及其正极材料的设计和开发提供了新思路。

本论文第一作者为化工学院硕士研究生郭峻宏，通讯作者为刘天西教授、马紫峰教授和陈苏莉副教授。

论文连接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cey2.314

C-FeHCF正极材料电化学机制研究