近年来，普鲁士蓝类似物（PBA）材料在能量存储/转换领域得到了广泛的探索和研究。

有鉴于此，北京大学深圳研究生院的潘峰教授和Qinghe Zhao等人，

本文要点

1）普鲁士蓝类似物因其成本低、结构稳定、制备简单、无毒等优点在电化学储能领域得到了广泛的应用。综述了作为各种电荷载流子离子（例如Na⁺，K⁺，Zn²⁺，Mg²⁺，Ca²⁺和Al³⁺）的宿主框架的PBA材料的结构/性质相关性，并探讨了实现PBA电极先进性能的优化策略。综述了PBA材料在质子、铵离子和多价离子电池中的进一步应用前景，并对实际应用中阳极材料和电解质的选择给予了特别关注。

2）对于未来PBA材料在储能/转换领域的发展，有如下一些展望：i) PBA材料的内在电化学性能受到晶体空位的强烈影响，晶体空位增加了结构含水量，从而降低了氧化还原活性位点。提高结晶度对开发高性能PBA材料至关重要。在合成过程中巧妙选择络合剂是优化PBA材料结晶最可行的方法，尤其是在大规模生产中。此外，PBA材料的电导率差是其商业化的另一个关键挑战。在合成过程中掺入各种导电碳材料是解决这一问题的有效方法之一。ii）未来的储能设备需要具有更高工作电压，更高的倍率性能，更高的循环稳定性以及更大容量交付能力的下一代PBA材料。为了达到该目标，将采用各种优化策略，包括降低晶体空位，金属取代，浓度梯度或核-壳结构，新颖的形貌设计等。在这些策略中，金属取代提供了一个基本的和原子水平的调整PBA电极的电化学性能。

3）iii）据报道，PBA材料在水性电池中显示出优异的电化学性能。但是，它们的储能机制仍在争论中。除了传统的载流子离子的嵌入/提取，还观察到质子和金属离子的共嵌入/提取，尤其是在水性锌离子电池中。iv）为了在基于PBA的电极中插入多价离子，扩散动力学较差的主要原因是多价离子与主体骨架之间的静电相互作用较大。有报道称，结构水通过电荷屏蔽机制加速多价离子的扩散。然而，如上所述，PBA材料中结构H₂O的存在会促进晶体空位的形成，导致电极循环寿命缩短。因此，寻求结构水含量与PBA电极材料循环寿命长度之间的平衡，对于开发基于PBA的多价离子存储基质非常重要。v) 为了获得更高的晶体稳定性，更高的氧化还原反应可逆性，更好的载流子扩散动力学，更高的离子/电子电导率，改善的电极工作电压，抑制的副反应以及获得更高的增益，还需要进一步探索更先进的合成方法。

总之，该工作提供了对PBA电极材料的全面理解，并将为将来对PBA电极的研究和开发提供指导。

参考文献：

Haocong Yi et al. Structure and Properties of Prussian Blue Analogues in Energy Storage and Conversion Applications. Advanced Functional Materials, 2020.

DOI: 10.1002/adfm.202006970

https://doi.org/10.1002/adfm.202006970