普鲁士蓝类正极材料能够在水溶液电解质中实现对多种金属离子的电化学存储。然而，这类正极常常会由于金属离子溶解造成结构畸变，从而造成电化学容量衰减和循环寿命缩短。不过，普鲁士蓝类正极可以在高浓水溶液电解质中实现稳定电化学循环，这其中的机制尚不明晰。近日，南京工业大学Kui Xu与华侨大学Hongwei Chen等对普鲁士蓝正极在高浓水系电解液中的稳定性机制进行了研究。

文章要点

1）研究人员首次制备了铵基普鲁士蓝类似物(NH₄)_1.85Fe_0.33Mn_0.67[Fe(CN)₆]_0.98·0.77H₂O （A-PBA）作为宿主材料来在高浓水溶液NH₄TFSI电解质中存储NH₄⁺。NH₄⁺之所以被选择作为模型载流子是考虑到其在未来水溶液储能体系中的可持续性、成本低廉以及环保性。

2）该工作报道的NH₄⁺全电池在循环4000周后的容量保持率仍然高达72.3%。研究人员借助多种光谱手段和分子动力学模拟发现在A-PBA/电解质界面上存在着一层疏水层能够抵抗金属离子的溶解。

3）研究人员还揭示了高度受限的溶液对于抑制PBA中过渡金属离子溶解的作用，这主要是由体相电解液扩散缓慢导致的。

参考文献

Lu Chen et al, How Prussian Blue Analogues Can Be Stable in Concentrated Aqueous Electrolytes, ACS Energy Letters, 2022

DOI: 10.1021/acsenergylett.2c00292

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.2c00292