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

材料科学 阴极 兴奋剂 雅恩-泰勒效应 普鲁士蓝 共沉淀 氧化还原 化学工程 离子 电导率 无机化学 纳米技术 电化学 电极 光电子学 物理化学 冶金 化学 有机化学 工程类
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) 被引量:25
标识
DOI:10.1002/adma.202405458
摘要

Abstract 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 K 2 Mn[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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