材料学院周爱军副教授在《Small》发表论文

文:材料学院 图:材料学院 / 来源:材料学院 / 2019-09-11 / 点击量:5049

  近日,材料与能源学院李晶泽教授团队周爱军副教授与美国德州大学奥斯汀分校John B. Goodenough教授团队在普鲁士蓝结构钠离子电池正极材料领域开展合作并取得进展,在《Small》合作发表题为:“Size-, Water-, and Defect-Regulated Potassium Manganese Hexacyanoferrate with Superior Cycling Stability and Rate Capability for Low-Cost Sodium-Ion Batteries”的快报论文。周爱军副教授为论文主要完成人和第一作者,材料与能源学院为第一作者单位。《Small》是德国Wiley出版社旗下的专注维纳尺度领域的权威期刊,当前影响因子为10.856。

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钠离子和钾离子共嵌型混合阳离子电池结构和原理示意图和电池性能

  普鲁士蓝类材料因具有开放稳定的框架结构和环保、低毒、低成本等优点,在新型二次电池应用领域受到广泛关注。该论文主要提出一种经过尺寸、结晶水和缺陷调控的含K普鲁士蓝材料KxMn[Fe(CN)6]y·zH2O (0<x<2, 0<y≤1, z<2)应用于钠离子电池正极材料。论文利用柠檬酸根与Mn2+的强络合作用缓冲了亚铁氰根与Mn2+的快速沉淀,有效降低了该材料中固有的缺陷和结晶水含量,抑制了纳米颗粒的大尺度团聚问题,在钠离子电池中表现出优异的循环稳定性和倍率性能(1C初始容量125 mAh/g,1000周保持率80%,20C容量高达95 mAh/g),其稳定性超过了先前报导的经脱水改性的NaxMnFe(CN)6正极。通过非原位XRD、EDS和HRTEM分析,作者首次揭示了该电池具有混合阳离子传输机理。研究发现,K+和Na+能够在普鲁士蓝框架中按照一定的顺序和比例脱嵌。由于部分K+的可逆参与,该正极材料能够在相当长时间内保持原有的单斜型晶体结构,形成一种K+-Na+共嵌型的(K,Na)xMnFe(CN)6材料,不仅对电池的稳定性起到了积极作用,也获得了比传统的NaxMnFe(CN)6正极更高的平均电压和能量密度。

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  优选材料(KMHCF2)循环前(a, c, e)和1C循环30周后(b, d, f)的高分辨透射电镜和能谱扫描结果

  材料与能源学院李晶泽教授团队长期开展新型电池材料的研究,包括锂/钠/钾离子电池电极材料,全固态薄膜锂离子电池、金属锂负极、聚合物电池等方向。团队自2007年成立以来共发表SCI论文90余篇(其中一区论文32篇),培养博士和硕士研究生30余人。


  论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.201902420


编辑:罗莎  / 审核:林坤  / 发布者:陈伟