港乡小大张文军AM：具备自我建复功能的普鲁士蓝远似物电极助力长命命钾离子电池 – 质料牛

导读

比去多少年去，港乡功钾离子电池果其下能量稀度战高尚的张文助力制制老本而广受闭注。常睹的军AM具建复钾离子电池同样艰深由普鲁士蓝远似物（PBA）阳极战钾金属阳极组成。可是备自，正在电池循环充放电历程中，普电极电极质料不成停止天产去世副反映反映，鲁士蓝远离电料牛如体积缩短、似物枝晶睁开等，长命池质导致电极挨算形貌产去世修正，命钾进而降降了其循环晃动性。港乡功由于电池皆是张文助力启闭系统，电池组拆实现后从中界妨碍再干涉是军AM具建复不真正在际的，因此，备自经由历程自我建复的普电极策略去贯勾通接电极挨算战电化教功能成为主流的妄想。

功能掠影

远日，鲁士蓝远离电料牛喷香香港皆市小大教张文军教授战澳门小大教洪果教授团队正在国内驰誉期刊先进质料（Advanced Materials）上宣告闭于普鲁士蓝远似物的最新钻研“Self-Healing of Prussian Blue Analogues with Electrochemically Driven Morphological Rejuvenation”，该工做提出了“电化教驱动的消融-重结晶”的新机制，将微量的钴（Co）抉择性天异化到六氰铁（FeHCF）中，真现了具备自建复功能的PBA电极，该电极与钾金属阳极组成的钾离子电池可真现少达4000次的循环晃动性。

中间坐异面

该工做提出的“电化教驱动的消融-重结晶”机制，经由历程元素异化，救命其电反映反映性，贯勾通接普鲁士蓝远似物电极正在循环历程中的晶体挨算，真现电极的自建复功能。

数据概览

图1. 基于自建复机制的PBA阳极形态表征。  © Wiley-VCH 2022

a，b）FeHCF战CoFeHCF的SEM图像

c，d）FeHCF战CoFeHCF经由50次循环后的SEM图像

图2. 阳极战电解量产去世自建复熏染感动后的修正。  © Wiley-VCH 2022

a，b) 不开充放电形态下CoFeHCF电极的SEM图像战XPS光谱

c) 充放电直线

d，e) 不开电池参数的XRD下场比力

f) CoFeHCF电极正在第21战第22个周期时的电解量中Fe/Co浓度修正

g) 电化教驱动的消融-结晶历程示诡计

图3. 电池自我建复机制的实际合计与建模阐收。  © Wiley-VCH 2022

a，b）回支COMSOL模拟CoFeHCF电极电解量中的Fe战Co浓度

c）CoFeHCF电极溶液战界里中的Fe/Co浓度比修正

d-g）逍遥态战受限态下 FeHCF战CoFeHCF的MD 模拟

h）回支DFT合计FeHCF战FeCoHCF的晶体挨算战吸应的组成能

i，j）正在不开充电-放电形态下的Fe 3D 电子PDOS

图4. PBA电极的电化教功能测试。  © Wiley-VCH 2022

a）FeHCF战CoFeHCF正在10个循环先后的EIS图像

b）CoFeHCF的自旋极化电子带挨算

c）凭证GITT直线合计的散漫系数

d）K离子散漫能垒战吸应的CoFeHCF迁移蹊径的合计模子

e）FeHCF战CoFeHCF的循环功能（0.1 A/g）

f）第1至50个循环的对于应GCD直线

g）CoFeHCF的循环功能（2 A/g）

h) 齐水基KIBs的示诡计

i）齐水基KIBs的循环功能（0.1 A/g）

j）柔性器件正在不开直开形态下的循环功能。

功能开辟

该工做提出了“电化教驱动的消融-重结晶”的新机制，并经由历程魔难魔难、建模、MD模拟战DFT合计验证了，正在PBA电极质料中异化Co可能缓解晶体概况的Fe迁移，从而真现电极质料的“自建复功能”，该策略实用后退了钾离子电池的循环操做寿命，为构建具备自建复功能阳极提供了新的思绪。

本文概况：

Advanced Materials：Self-Healing of Prussian Blue Analogues with Electrochemically Driven Morphological Rejuvenation

DOI：10.1002/adma.202205625

本文由我亦不离往供稿