从不溶性盐制备铁锰六氰铁酸盐,并通过电解质改性研究提高钠存储循环稳定性的机制机理

【字体: 时间:2025年10月03日 来源:Journal of Materials Chemistry A 9.5

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  铁锰基普鲁士蓝类似物通过溶度积原理合成,无需螯合剂有效减少晶格缺陷和配位水,结合电解质中MnCl2改性抑制循环中锰溶解,优化电极在10C倍率下容量达115.7 mAh/g,循环1500次后容量保持率90.5%,提出低成本缺陷工程与电解质协同优化策略。

  

普鲁士蓝类似物(Prussian Blue Analogs, PBAs)是钠离子电池(Sodium-Ion Batteries, SIBs)中具有潜力的正极材料。然而,使用可溶性盐的传统共沉淀合成方法通常会导致反应速率过快,从而在PBAs中产生晶格空位和残留的配位水。虽然螯合剂可以减缓反应速率,但会增加生产成本。此外,纯铁基PBAs的容量较低,而纯锰基PBAs的循环稳定性较差。为了解决这些问题,本研究重点关注基于铁和锰的PBAs(Fe–MnHCF),这些材料是通过溶解度积原理合成的。通过选择不溶性盐(Fe?O?/Mn?O?)来控制反应速率,而无需使用螯合剂,该方法减少了Fe–MnHCF材料中的晶格缺陷和配位水含量。在此基础上,将MnCl?加入电解质中,以抑制在电化学钠储存循环过程中Fe–MnHCF材料的锰溶解。通过实验表征、理论分析和数值模拟相结合的方法,本研究系统地研究了合成参数、成分优化和电解质改良对所制备材料的影响。经过优化的Fe–MnHCF电极在含有0.5 wt% MnCl?的电解质中,经过1500次10C循环后仍能保持115.7 mAh g?1的高容量,并且其可逆容量保留了90.5%,显示出优异的倍率性能和长期稳定性。这项工作为PBAs的缺陷工程提供了一种成本效益高的策略,并为高性能SIBs的电解质优化提供了宝贵的见解。

图形摘要:从不溶性盐制备铁锰六氰铁酸盐以及通过电解质改良提高钠储存循环稳定性的机制分析
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