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A Dual‐Insertion Type Sodium‐Ion Full Cell Based on High‐Quality Ternary‐Metal Prussian Blue Analogs

普鲁士蓝 三元运算 材料科学 阳极 阴极 结晶 结晶度 化学工程 纳米技术 物理化学 化学 电极 计算机科学 复合材料 程序设计语言 工程类 电化学
作者
Jian Peng,Jinsong Wang,Haocong Yi,Wenjing Hu,Yonghui Yu,Jinwen Yin,Yi Shen,Yi Liu,Jiahuan Luo,Yue Xu,Peng Wei,Yuyu Li,Jin Yu,Yu Ding,Ling Miao,Jianjun Jiang,Jiantao Han,Yunhui Huang
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:8 (11) 被引量:227
标识
DOI:10.1002/aenm.201702856
摘要

Abstract Prussian blue analogs (PBAs) are especially investigated as superior cathodes for sodium‐ion batteries (SIBs) due to high theoretical capacity (≈170 mA h g −1 ) with 2‐Na storage and low cost. However, PBAs suffer poor cyclability due to irreversible phase transition in deep charge/discharge states. PBAs also suffer low crystallinity, with considerable [Fe(CN) 6 ] vacancies, and coordinated water in crystal frameworks. Presently, a new chelating agent/surfactant coassisted crystallization method is developed to prepare high‐quality (HQ) ternary‐metal Ni x Co 1− x [Fe(CN) 6 ] PBAs. By introducing inactive metal Ni to suppress capacity fading caused by excessive lattice distortion, these PBAs have tunable limits on depth of charge/discharge. HQ‐Ni x Co 1− x [Fe(CN) 6 ] ( x = 0.3) demonstrates the best reversible Na‐storage behavior with a specific capacity of ≈145 mA h g −1 and a remarkably improved cycle performance, with ≈90% capacity retention over 600 cycles at 5 C. Furthermore, a dual‐insertion full cell on the cathode and NaTi 2 (PO 4 ) 3 anode delivers reversible capacity of ≈110 mA h g −1 at a current rate of 1.0 C without capacity fading over 300 cycles, showing promise as a high‐performance SIB for large‐scale energy‐storage systems. The ultrastable cyclability achieved in the lab and explained herein is far beyond that of any previously reported PBA‐based full cells.
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