水系钠离子电池相关研究获新进展

来源：中国科学报时间：2023-07-06 19:01:48

(资料图)

近日，中山大学材料科学与工程学院王成新/杨功政团队首次提出了一种表面阳离子原位捕获策略，很好地解决了水系钠离子电池正极结构不稳定和电池循环稳定性差的问题。该成果发表于《自然–通讯》。

水系钠离子电池由于安全环保、资源丰富等特点，在大规模储能领域展现出巨大的应用前景。在现有的化学体系中，锰基普鲁士蓝具有最高的工作电压（3.5伏）和理论比容量（约160毫安时每克），是一种理想的水系钠离子电池正极材料。然而，如何有效抑制或缓解姜泰勒效应的负面影响，成为当前水系钠离子电池领域最大的科学难题之一。

团队研究发现，锰基普鲁士蓝在充电过程中逐渐由单斜相转变为立方相，最终相变为四方相。在立方–四方相变过程中，高自旋三价锰离子导致的姜泰勒效应引起锰的歧化反应，使得部分锰以二价锰离子溶解于电解液中。当向电解液中引入微量的亚铁氰化钠作为添加剂，在充电过程中亚铁氰根离子电迁移至正极表面，能够捕获表面溶解的锰离子并原位快速成核、外延生长出锰基普鲁士蓝，从而在源头上消除了正极结构退化的隐患。

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