普魯士藍類似物 (PBA) 具有容納大離子和可調價態的開放式框架,在水系鋅離子電池 (ZIB) 的背景下引起了人們的極大興趣。 然而,由於結構不穩定,目前ZIBS中的PBAS仍存在容量低、迴圈穩定性差的問題。
鄭家欣,李銳副教授,北京大學深圳研究生院等據報道,在ZIB充電放電中,K2mnFe(CN)6陰極具有非常穩定的100 mAh g-1容量,迴圈次數為400次。 有趣的是,這種穩定的容量歸因於Zn2+插入誘導的K2MnFe(CN)6陰極逐漸轉變為菱形K2Zn3[Fe(CN)6]2。 原位XRD表徵清楚地展示了迴圈過程中陰極的結構演變。
圖1 原位XRD表徵
DFT計算表明,插入的Zn2+會引起強烈的三價錳Jahn-Teller效應,導致強烈的晶格畸變。 再加上錳的歧化反應,mnn6八面體被znn4四面體取代,最終產生新的K2Zn3[Fe(CN)6]2相。 所得 K2Zn3[Fe(CN) 6]2 的穩健結構包含更寬的通道以容納二價離子,從而實現 Zn2+ 離子的高度穩定和可逆儲存。 本研究結果為ZIB中PBA的演變提供了新的思路,並提供了一種有前途的正極材料。
圖2 DFT計算結果
圖3 相變機理示意圖
zn2+ induced phase transformation of k2mnfe(cn)6 boosts highly stable zinc-ion storage.advanced energy materials. 2021. doi: 10.1002/aenm.202003639
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