普鲁士蓝类似物 (PBA) 阴极由于其可调节结构，可以承载多种单价和多价金属离子。然而，它们的电化学性能因化学机械不稳定性而导致循环寿命较差。

近日，俄克拉荷马州立大学Ömer Özgür Çapraz通过结合电化学分析、数字图像相关和光谱技术，研究了钾离子电池的镍基和锰基 PBA 阴极化学机械不稳定性背后的驱动力。

文章要点

1）在 C/5 倍率下循环 100 次后，镍基 PBA 的容量保持率为 96%，而锰基 PBA 的容量保持率为 91.5%。在充电过程中，六氰基铁酸钾镍 (KNHCF) 电极会产生正应变，而六氰基铁酸钾锰 (KMHCF) 电极最初会产生正应变，然后在较高充电状态下应变减少。

2）总体而言，两种阴极在每个充放电循环中都会经历相似的可逆电化学应变。 5 个循环后，两个阴极均产生约 0.80% 的不可逆应变。 XPS 研究表明，与 KNHCF 阴极相比，KMHCF 阴极上形成的阴极电解质界面 (CEI) 层中的有机层化合物更丰富。与镍基 PBA 相比，锰基 PBA 的容量衰减更快，这归因于 CEI 层中形成了更丰富的有机化合物，而不是机械变形。

了解不稳定性背后的驱动力为开发基于材料的策略以实现更好的电化学性能提供了指导。

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Zheng Li, et al, The Role of Transition Metals on Chemo-Mechanical Instabilities in Prussian Blue Analogues For K-Ion Batteries: The Case Study on KNHCF Versus KMHCF, Adv. Energy Mater. 2023, 2301329

DOI: 10.1002/aenm.202301329

https://doi.org/10.1002/aenm.202301329