寻找适用于水基铝离子混合电容器的高效正极材料：对一种高熵普鲁士蓝类似物的研究

高熵普鲁士蓝类似物（HE-PBA）作为正极材料的水系Al3?离子电池研究表明，HE-PBA化学组成为Na?Mn?.?Co?.?Ni?.?Cu?.?Zn?.?[Fe(CN)?]?.??[Fe(CN)?]?.?H?O，单斜晶系空间群P2?/n，带隙0.8 eV。XPS证实Ni和Fe同时存在+2和+3价态，其电化学机制为扩散控制（b≈0.6，扩散系数9.2×10?1? cm2/s）。采用聚吡咯负极和SiO?-Al?(SO?)?水凝胶电解质组装的AIHC器件，在78 W/kg功率下实现20 Wh/kg能量密度，循环500次容量保持率90%，响应时间0.66 s，功率密度达378 W/kg，显著优于现有五篇水系AIHC研究。

　　

图形摘要

摘要

本文报道了一种采用高熵普鲁士蓝类似物（HE-PBA）作为正极材料的水基铝离子混合电容器（AIHC）。通过能量分散X射线分析、傅里叶变换红外光谱和热重分析确认HE-PBA的化学组成为Na₂Mn_0.2Co_0.2Ni_0.2Cu_0.2Zn_0.2[Fe(CN)₆]_0.96.0.5H₂O。HE-PBA以单斜晶系（空间群P2₁/n）结晶，带隙为0.8 eV。XPS数据分析表明，只有Ni和Fe同时具有二价和三价态，而其他过渡金属仍保持二价态。电化学分析显示，HE-PBA的离子扩散过程受控制（扩散常数b约为0.6），扩散系数为9.2 × 10^?14 cm² s^?1。该电容器采用HE-PBA正极和聚吡咯负极，以SiO₂-Al₂(SO₄)₃水凝胶电解质制成，正极通过法拉第过程放电，负极通过准法拉第过程放电。该电容器具有20 Wh kg^?1的能量密度（在78 W kg^?1的电流下）、378 W kg^{?1?1+）的插入/脱出存在挑战，本研究仍展示了良好的电化学性能。}

利益冲突

作者声明没有利益冲突。