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普鲁士蓝类似物（Prussian Blue Analogues, PBAs）因其开放的框架结构和较高的理论容量，被认为是水系钾离子电池中极具潜力的理想电极材料。然而，目前的研究大多聚焦于正极材料中过渡金属元素的调控与晶体结构的优化，常常忽略了晶格间隙水对电极动力学行为和结构稳定性所起的关键作用。
在此，湖南大学鲁兵安，兰州大学傅杰财等人提出了一种创新且经济可行的动态自修复策略来克服这一挑战。通过在传统稀水系电解质中引入微量的[Fe(CN)6]3−作为功能性添加剂，溶解的铁物种被有效捕获并重新结合到铁氰化钾（KFeHCF）正极晶格中，在循环过程中动态修复结构空位。
这种简单的方法赋予 KFeHCF 正极前所未有的电化学性能，包括在 0.1 A g−1下的 197 mAh g−1高比容量，以及在 1.5 A g−1下循环超过 7000 次后近乎完美的容量保持率。由自修复正极与苝四甲酸二酐（PNTCDA）负极配对组成的全钾离子电池，表现出 52 Wh kg−1的优异能量密度，并在 3000 次循环后保持 90% 的容量。这项工作提出了一条无需复杂改性或昂贵高浓度电解质的革命性路径来稳定 PBA 正极，显著推动了超稳定、高性能水系储能系统的发展。
图1. KFeHCF 电极的电化学性能
总之，该工作通过一种简单的 K3[Fe(CN)6] 电解质添加剂，为水系钾离子电池中的 KFeHCF 正极引入了一种高效的电化学自修复策略。综合机理研究表明，该添加剂通过促进溶解铁物种的再结合来动态修复结构缺陷，从而稳定了晶体结构，形成了坚固的电极-电解质界面，并实现了快速的离子传输动力学。
这种方法在传统的低成本 1 M 稀电解质中实现了优异的长期循环稳定性（7000 次循环，容量保持率 ≈100%）和高比容量，其性能显著优于基线材料，并为昂贵的 HCE 或复杂的材料改性提供了一个有吸引力的替代方案。在全电池配置中的成功演示进一步突显了该策略的实际应用前景。
这项工作为缓解 PBA 降解提供了关键见解，并为开发适用于大规模储能的可持续高性能钾离子电池提供了一条变革性的、经济可行的途径。此外，该策略作为可推广的方法具有重要前景，适用于过渡金属溶解为主要失效模式的各种 PBA 正极。此概念可扩展至其他铁基 PBA，并可能通过采用相应的氰基络合物添加剂而扩展至基于其他过渡金属（如锰、钴）的正极，从而为开发可持续、高性能水系电池开辟一条新的经济可行之路。
图2. 全钾离子电池（APIB）电化学性能
Revitalizing Prussian Blue Cathodes: Dynamic Self‐Healing in Dilute Aqueous Electrolytes for Ultra‐Stable Potassium‐Ion Batteries, Advanced Functional Materials 2025 DOI: 10.1002/adfm.202524824
傅杰财，兰州大学物理学院副教授，硕士生导师。主要从事电化学储能材料与器件方面的研究，目前共发表包括Nature synthesis, Advanced Materials等学科顶刊在内的SCI论文50余篇，他引3000余次，H指数22。
鲁兵安 湖南大学 教授 2004年考入兰州大学物理学基地班，2008年保送兰州大学凝聚态物理，2012年获得兰州大学物理学博士学位。2012年加入湖南大学物理与微电子科学学院，2014年-2015年斯坦福大学化学系访问学者，师从世界著名化学家戴宏杰教授。现任物理与微电子科学学院副院长，分管科研工作。
