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劉天西/陳蘇莉/馬紫峰Carbon Energy：10C循環(huán)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，F(xiàn)eHCF中的Fe^LS(C)的低電化學(xué)活性拖累了它的實際容量和電壓平臺。

江南大學(xué)劉天西教授、陳蘇莉副教授、上海交通大學(xué)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(xué)活性的FeHCF（C-FeHCF）。

圖1. 溶劑熱法合成C-FeHCF的示意圖

反應(yīng)中的檸檬酸不僅作為一種酸源，而且作為一種絡(luò)合劑。合成的C-FeHCF具有相當(dāng)?shù)偷腫Fe(CN)₆]空位含量并表現(xiàn)出規(guī)則的形態(tài)。受益于C-FeHCF的高Fe^LS(C)容量，即Fe^LS(C)的高效電化學(xué)激活，作為鈉離子電池（SIBs）的正極時，C-FeHCF表現(xiàn)出顯著的循環(huán)性能和倍率能力。

C-FeHCF在10 C下經(jīng)過1000次循環(huán)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(xué)性能

本文通過d_Q/d_V分析，F(xiàn)e^LS(C)對整個容量的貢獻(xiàn)達(dá)到44.53%，接近理論值，表明成功實現(xiàn)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(dǎo)，從而導(dǎo)致FeHS(N)的更好性能，從而實現(xiàn)整個電極的優(yōu)異性能。原位XRD證明了C-FeHCF在充放電過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，這確保了其卓越的循環(huán)穩(wěn)定性。

此外，這項工作還對C-FeHCF在準(zhǔn)固態(tài)SIB中的應(yīng)用進(jìn)行了評估，C-FeHCF在準(zhǔn)固態(tài)SIBs中也表現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學(xué)性能，表明這種C-FeHCF正極在準(zhǔn)固態(tài)SIBs中實際應(yīng)用的可行性。

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

圖3. 準(zhǔn)固態(tài)SIB中C-FeHCF正極的電化學(xué)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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