“阳离子自屏蔽”策略助力构建高电压全普鲁士蓝水系钾离子电池 | 进展

主要观点总结

文章介绍了普鲁士蓝类似物（PBAs）在水系钾离子电池中的潜力，指出了目前研究中忽略的晶格间隙水对电极动力学行为和结构稳定性的影响。中国科学院物理研究所的研究团队提出了“阳离子自屏蔽”策略，使用MnCr基普鲁士蓝作为水系钾离子电池负极材料，并引入二羟基丙酮（DHA）作为电解液添加剂，构建了K⁺-DHA自屏蔽阳离子，实现了高工作电压和有效比能量。文章还介绍了相关研究背景和成果发表在《自然·通讯》杂志上的情况。

关键观点总结

关键观点1: 普鲁士蓝类似物在水系钾离子电池中的潜力

PBAs因其开放的框架结构和较高的理论容量，被认为是水系钾离子电池中理想电极材料。但其在低电压负极应用中的有效应用受到限制。

关键观点2: 晶格间隙水的作用和问题

在钾离子脱嵌过程中，间隙水可能随K⁺一同流失，引发晶格结构畸变、相结构退化以及离子扩散动力学迟滞等问题。这些问题在过去的研究中未受到足够重视。

关键观点3: “阳离子自屏蔽”策略的应用

中国科学院物理研究所的研究团队提出的“阳离子自屏蔽”策略，通过引入MnCr基普鲁士蓝和DHA作为电解液添加剂，有效抑制间隙水参与脱嵌过程，维持电极的富水状态和结构稳定性。

关键观点4: 研究成果

基于该策略组装的全普鲁士蓝水系钾离子电池实现了高工作电压和有效比能量，为发展高安全性、低成本的储能电池提供了新思路。成果发表在《自然·通讯》杂志上。

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