普魯士藍(lán)類似物（PBA）由于其低成本、易合成和可觀的電化學(xué)性能，在能量存儲和轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的應(yīng)用引起了廣泛關(guān)注?，F(xiàn)階段，對 PBA的大多數(shù)研究都集中在其材料級優(yōu)化上，而很少考慮在實(shí)際電池系統(tǒng)中的性能。
在此，溫州大學(xué)侴術(shù)雷教授、張旺及澳大利亞伍倫貢大學(xué)王佳兆教授等人詳細(xì)介紹一種重要的正極材料PBA，并回顧了其基本原理及在儲能領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。首先，從材料的角度批判性地分析了限制電極性能的關(guān)鍵問題和相應(yīng)的補(bǔ)救措施，而不是簡單匯總最近的成果。然后，從基礎(chǔ)研究和實(shí)際應(yīng)用的角度描述了優(yōu)化PBA架構(gòu)的原則。在PBA家族中，Mn-PBA和Fe-PBA因其能量密度高、成本低和資源豐富而成為最有前途的候選者。然而，需要進(jìn)一步改進(jìn)以提高其低電導(dǎo)率、嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)畸變和金屬溶解問題導(dǎo)致的循環(huán)穩(wěn)定性不佳。此外，從單元電池的角度來看，兼容負(fù)極材料、高壓電解液、導(dǎo)電基底、粘結(jié)劑、隔膜甚至集流體的探索需要同時(shí)進(jìn)行。
圖1. 提高PBA能量密度、功率密度和循環(huán)壽命的材料級策略
最后，作者討論了對PBA電極未來研究的看法，以彌合基礎(chǔ)研究和具有競爭力的鈉離子電池（SIB）商業(yè)化過程之間的差距：
（1）合成策略的未來發(fā)展不僅僅是材料層面，大規(guī)模生產(chǎn)的潛力、原材料的利用率、成本、合成效率和可持續(xù)性同樣重要；
（2）進(jìn)一步探索PBA及其衍生物在鋰硫電池、金屬（鋰/鋅）-空氣電池、固態(tài)電池、鉀離子電池等更多儲能系統(tǒng)中的應(yīng)用；
（3）制備具有與PBA和金屬鈉相兼容的界面的高性能固態(tài)電解質(zhì)來實(shí)現(xiàn)固態(tài)SIBs；
（4）進(jìn)行巧妙的電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以消除水對電池整體性能的負(fù)面影響；
（5）需要更先進(jìn)的技術(shù)和表征，特別是operando測量精確探測晶體結(jié)構(gòu)、價(jià)態(tài)、形貌演化等的變化；
（6）對電極材料的內(nèi)在特性和離子存儲機(jī)制的理論見解可能對開發(fā)用于儲能系統(tǒng)的下一代高性能電池做出重大貢獻(xiàn)。
圖2. PBA的放大合成和中試規(guī)模軟包電池制造
Prussian blue analogues for sodium-ion batteries: past, present and future,?Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202108384
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