Angew构建钴锰普鲁士蓝类似物空心球助力水系锌离子电池

　　研究背景
　　PBA由于其吸引人的特征，包括三维开放框架、对水的高稳定性和多个活性位点，引起了广泛关注。PBAs的立方晶体结构包含一个在（100）方向上直径为3。2的开放离子通道和直径为4。6的大间隙纳米腔，从而确保了Zn2离子的有效嵌入脱出。特别是，以高理论容量和高输出电压为特征的MnPBA有望成为AZIB的引人注目的正极。在MnPBAs中，Fe和Mn都是氧化还原活性位点，可以在充放电过程中通过氧化还原反应提供额外的容量。然而，由于离子嵌入脱出过程中JahnTeller畸变和严重的体积变化引起的结构变形，MnPBAs的循环稳定性远不能令人满意。为了解决这些问题，包括形态设计、金属替代和电解质优化在内的策略已被证明可以延长MnPBAs寿命。
　　文章简介
　　基于此，来自浙江师范大学的ShengLi以及南洋理工大学的XiongWenLou教授课题组在Angewandte上发表题为ConstructionofCoMnPrussianBlueAnalogHollowSpheresforEfficientAqueousZnionBatteries的文章。
　　普鲁士蓝类似物（PBAs）被认为是水系锌离子电池（AZIB）的可靠且有前途的正极材料，但由于活性位点不足和离子嵌入脱出过程造成的结构损伤，导致它们的容量低，循环稳定性差。在此，本文开发了一种模板参与离子交换方法来合成作为AZIB正极材料的Co取代的富MnPBA空心球（CoMnPBAHSs）。CoMnPBAHSs电极具有中空结构、丰富的活性中心、快速的Zn2离子扩散和部分钴取代等多种优点，在大容量、倍率适中和循环寿命长等方面表现出高效的锌离子存储性能。
　　特色要点
　　要点一：中空结构不仅可以提供大的表面积和足够的活性位点，而且可以适应重复充放电过程中的大体积变化
　　图1。a）CoMnPBAHSs的合成工艺。b、c，e，f）FESEM和d，g）bd）CoMn甘油酯SSs和eg）CoMnPBAHSs的TEM图像
　　图2。a、b）TEM和c，d）HRTEM图像，e）HAADFSTEM图像和单个CoMnPBAHS的元素映射图像
　　要点二：Co取代将进一步稳定CoMnPBAHSs的晶体结构，并提高循环寿命
　　图3。a）CoMn甘油酸盐SSs和CoMnPBAHSs的XRD图谱。CoMnPBAHSs的b）Fe2p，c）Mn2p，d）Co2p的高分辨XPS光谱
　　要点三：所制备的CoMnPBAHSs在用作AZIB的正极时表现出高的可逆容量、良好的倍率性能和较好的循环稳定性
　　图4。a）扫描速率为0。2mVs1时的CV曲线，b）电流密度为0。05Ag1时CoMnPBAHSs、MnPBAHSs和CoPBAHSs电极的充放电电压曲线。c）CoMnPBAHSs电极在不同电流密度下的充放电电压分布。d）基于放电曲线的倍率性能和e）在CoMnPBAHSs、MnPBAHSs和CoPBAHSs电极的1Ag1电流密度下测试的循环性能
　　总结
　　总之，本文报道了一种可行的合成CoMnPBAHSs作为AZIB正极材料的自模板法。以CoMn甘油酸盐SSs为前体，在回流条件下，通过CoMn甘油盐与〔Fe（CN）6〕4离子之间的阴离子交换反应，简易获得CoMnPBAHSs。得益于有利的中空结构和部分Co取代，CoMnPBAHSs电极表现出增强的锌离子存储性能，具有高的可逆容量（在0。05Ag1下为128。6mAhg1）、良好的倍率性能（在2Ag1下为50。4mAhg1）以及令人印象深刻的循环性能（在1000次循环中保持76。4的容量）。这项工作可能会给AZIB先进正极材料的设计和合成带来一些启发。