Mesoporous Single‐Crystal FeFe(CN)6 Microspheres for Superior Potassium‐Ion Storage

介孔材料 微球 材料科学 离子 化学工程 纳米技术 化学 有机化学 催化作用 冶金 工程类
作者
Zhanhu Guo,Yifan Xu,Yichen Du,Shiling Zhang,Zeyu Yuan,Jie Wang,Huining Liu,Liang Sun,Xiaosi Zhou
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/anie.202422723
摘要

Metal hexacyanoferrates (HCFs), also known as Prussian blue analogues, are ideal cathodes for potassium‐ion batteries (PIBs) due to their nontoxicity and cost‐effectiveness. Nevertheless, obtaining metal HCF cathode materials with both long‐term cycling stability and high rate performance remains a daunting challenge. In this study, we present mesoporous single‐crystalline iron hexacyanoferrate (MSC‐FeHCF) microspheres, featuring a single‐crystalline structure that contains interconnected pores spanning the entire crystal lattice. This unique architecture not only enables the electrolyte to fully penetrate into the single crystal, but also shorten the K+ diffusion distance. Additionally, the confinement effect of mesopores on interior water mitigates the excessive side reactions. The stress during battery cycling can be dispersed through multiple paths to alleviate the internal strain. The MSC‐FeHCF microspheres exhibit unprecedented long‐term cycling performance, achieving a specific discharge capacity of 123.5 mAh g−1 at 30 mA g−1 and 87.1 mAh g−1 after 2000 cycles at 500 mA g−1, providing 85.8% of the initial capacity. More importantly, the MSC‐FeHCF microspheres exhibit high rate capability, delivering 86.7 mAh g−1 at 3 A g−1. This study introduces an innovative strategy for engineering metal HCF cathode materials, thereby opening a novel avenue for the development of high‐efficiency electrode materials for PIBs.
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