支春义Nano Energy: 在可充电电池的普鲁士蓝类似物框架中容纳各种离子:电化学氧化还原反应
雨辰 雨辰 2020-12-02

普鲁士蓝类似物(PBA)可以容纳几乎所有已在电池中使用并可能在电池中使用的离子,已被提议用作各种可再充电电池的电极材料,包括单价(Li+,Na+,K+),多价(Zn2+,Cu2+,Fe2+,Mg2+,Ca2+,Sr2+,Ba2+,Pd2+,Al3+,Y3+)金属离子电池,甚至非金属电荷载体(H+,NH4+,H3O+)电池。另一方面,具有三维开放框架的PBA可以在水和非水电解质中提供高度可逆的离子插入/去除。此外,PBA具有两种活性氧化还原物质,可用于电化学充放电过程中的氧化还原反应,为电池提供了较高的比容量。然而,在大多数情况下,在充电/放电过程中只有一种过渡金属物种被活化,同时存在空位和配位/间隙水分子,导致PBAs框架的电化学利用率降低了50%。

有鉴于此,香港城市大学支春义教授等人,综述了用于充电电池的PBA的电化学氧化还原,包括氧化还原活性物质的数量、结构演变、输出电压、容量和循环稳定性。

本文要点

1提供了有关PBA的电化学氧化还原的全面概述,这些PBA包含可充电电池的Li+,Na+,K+,Zn2+,Cu2+,Fe2+,Mg2+,Ca2+,Sr2+,Ba2+,Pd2+,Al3+,Y3+,H+,H3O+和NH4+离子,包括氧化还原活性物质的数量,结构演变,输出电压,容量和循环稳定性。

2还分析了解决与基于PBA阴极的电池在实现高比容量,高输出电压和长循环寿命相关的问题的策略和进展。

3最后,展望了未来一代PBAs电极的设计要求,重点讨论了面向大规模电气应用的合成策略、结构设计、电解液优化和电化学原理。

参考文献:

Longtao Ma et al. Accommodating diverse ions in Prussian blue analogs frameworks for rechargeable batteries: The electrochemical redox reactions. Nano Energy, 2020.

DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.105632

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105632


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催化;燃料电池;多孔炭材料;炭气凝胶;隔热

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