Inhibiting the Jahn–Teller Effect of Manganese Hexacyanoferrate via Ni and Cu Codoping for Advanced Sodium‐Ion Batteries

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作者
Yifang Luo,Jialong Shen,Yu Yao,Junyi Dai,Fangxin Ling,Ling Li,Yu Jiang,Xiaojun Wu,Xianhong Rui,Yan Yu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:36 (32): e2405458-e2405458 被引量:123
标识
DOI:10.1002/adma.202405458
摘要

Manganese (Mn)-based Prussian blue analogs (PBAs) are of great interest as a prospective cathode material for sodium-ion batteries (SIBs) due to their high redox potential, easy synthesis, and low cost. However, the Jahn-Teller effect and low electrical conductivity of Mn-based PBA cause poor structure stability and unsatisfactory performance during the cycling. Herein, a novel nickel- and copper-codoped K2Mn[Fe(CN)6] cathode is developed via a simple coprecipitation strategy. The doping elements improve the electrical conductivity of Mn-based PBA by reducing the bandgap, as well as suppress the Jahn-Teller effect by stabilizing the framework, as verified by the density functional theory calculations. Simultaneously, the substitution of sodium with potassium in the lattice is beneficial for filling vacancies in the PBA framework, leading to higher average operating voltages and superior structural stability. As a result, the as-prepared Mn-based cathode exhibits excellent reversible capacity (116.0 mAh g-1 at 0.01 A g-1) and superior cycling stability (81.8% capacity retention over 500 cycles at 0.1 A g-1). This work provides a profitable doping strategy to inhibit the Jahn-Teller structural deformation for designing stable cathode material of SIBs.
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