Prussian Blue@C Composite as an Ultrahigh‐Rate and Long‐Life Sodium‐Ion Battery Cathode

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作者
Yinzhu Jiang,Shenglan Yu,Baoqi Wang,Yong Li,Wenping Sun,Yunhao Lu,Yan Mi,Bin Song,Shi Xue Dou
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:26 (29): 5315-5321 被引量:424
标识
DOI:10.1002/adfm.201600747
摘要

Rechargeable sodium ion batteries (SIBs) are surfacing as promising candidates for applications in large‐scale energy‐storage systems. Prussian blue (PB) and its analogues (PBAs) have been considered as potential cathodes because of their rigid open framework and low‐cost synthesis. Nevertheless, PBAs suffer from inferior rate capability and poor cycling stability resulting from the low electronic conductivity and deficiencies in the PBAs framework. Herein, to understand the vacancy‐impacted sodium storage and Na‐insertion reaction kinetics, we report on an in‐situ synthesized PB@C composite as a high‐performance SIB cathode. Perfectly shaped, nanosized PB cubes were grown directly on carbon chains, assuring fast charge transfer and Na‐ion diffusion. The existence of [Fe(CN) 6 ] vacancies in the PB crystal is found to greatly degrade the electrochemical activity of the Fe LS (C) redox couple via first‐principles computation. Superior reaction kinetics are demonstrated for the redox reactions of the Fe HS (N) couple, which rely on the partial insertion of Na ions to enhance the electron conduction. The synergistic effects of the structure and morphology results in the PB@C composite achieving an unprecedented rate capability and outstanding cycling stability (77.5 mAh g −1 at 90 C, 90 mAh g− 1 after 2000 cycles at 20 C with 90% capacity retention).
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