锰基普鲁士蓝类似物（Mn-PBAs）的原位镍笼工程自修复策略：热力学驱动的钠离子电池长效稳定阴极材料

本文创新性地提出原位镍笼工程（ISE-NC）策略，通过热力学驱动在锰基普鲁士蓝类似物（Mn-PBAs）表面构建镍笼结构（Mn-PBAs-NC），成功解决其作为钠离子电池（SIBs）阴极材料时的容量衰减难题。实验与理论计算表明，该镍笼能双重抑制Mn2+/3+溶解和Jahn-Teller畸变，使材料在2 C倍率下循环2,300次后仍保持80%容量（96.4 mA h g?1），突破Mn-PBAs循环寿命瓶颈。

　　

Highlight

本研究通过热力学驱动的原位镍笼工程（in situ engineered nickel-cage, ISE-NC）策略，在锰基普鲁士蓝类似物（Mn-PBAs）表面构建动态保护层。镍泡沫作为金属离子库，在充电过程中自发修复Mn溶解产生的空位，形成热力学更稳定的镍基普鲁士蓝类似物（Ni-PBAs）保护壳。

Results and discussion

图1展示了ISE-NC的设计原理：镍笼结构不仅能像"分子栅栏"般阻挡Mn-PBAs组分向电解液扩散，还作为"晶格缓冲垫"显著缓解Na⁺脱嵌时的结构畸变。理论模拟揭示，镍笼与电解液的相互作用能降低使Mn组分扩散系数下降2个数量级，而van Hove关联函数证实其有效锚定MnN₆八面体构型。

Conclusions

ISE-NC策略通过"溶解抑制-结构稳定"双机制协同作用，将Mn-PBAs的循环寿命从数百次提升至2,300次，容量衰减率仅为0.0087%/次。该工作为高能量密度PBAs材料的实用化提供了普适性稳定化新范式。