普鲁士蓝类似物解锁了价格实惠、持久耐用的锂离子电池

普鲁士蓝（PB）是一种众所周知的用于牛仔裤染色的颜料，已被公认为下一代电池的新兴材料。由UNIST能源与化学工程学院的Hyun Wook Lee教授领导的一个研究小组在使用PB开发低成本、高性能锂离子电池（LIB）方面取得了重大突破，从而显著降低了电池价格

这项发表在《纳米快报》上的研究展示了一种新的电解质系统，该系统克服了PB缓慢动力学和价态失活的局限性，实现了稳定高效的电池运行

在这项研究中，研究小组通过结构水中的OH-自由基引发的碳酸亚乙酯开环反应，开发了一种新型的聚合物阴极电解质界面（CEI）层。这种创新方法显著改善了有机电解质中的电化学动力学，实现了125 mAh/g的比容量，在500次循环中具有稳定的寿命

该团队的成就改变了LIB开发的游戏规则，LIB对于电动汽车（EV）和其他储能应用的广泛采用至关重要。然而，传统的LIB严重依赖含锂过渡金属氧化物作为阴极材料，如钴和镍，导致生产成本高昂。因此，这些资源的价格上涨导致电池价格飙升

相比之下，PB是一种经济高效的材料，由铁、碳和氮组成。其可负担性和高离子电导率使其成为LIB的有吸引力的替代品。然而，到目前为止，对PB的研究还不多，部分原因是锂的影响所带来的局限性

他们的研究结果表明，PB可以作为一种耐用高效的阴极材料，显示出显著降低LIB价格的潜力。通过改进电解质来优化性能，其应用有望跨越各种电池领域

“这项研究标志着廉价阴极材料发展的一个重大范式转变，”李教授说。“我们已经成功地将PB从一种有吸引力的低成本阴极材料转变为商业用途的可行选择。”第一作者Tae Ung Wi补充道：“我们的研究不仅克服了现有PB的局限性，而且有助于未来更高效、更稳定的电池开发。”

这一突破对电池行业具有深远的影响，为PB作为下一代阴极材料的广泛采用铺平了道路 More information: Tae-Ung Wi et al, Cathode Electrolyte Interphase Engineering for Prussian Blue Analogues in Lithium-Ion Batteries, Nano Letters (2024). DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c01971

Journal information: Nano Letters