清洁与可持续能源的开发和利用已成为近年来关注的焦点，相关研究推动了合成化学及储能技术领域的发展。钠离子二次电池因其经济性和资源丰富等优势，在储能领域备受关注。由于正极材料直接限制了电池整体的能量密度和输出电压，探索具有稳定和快速的钠离子存储能力的高性能正极材料至关重要。普鲁士蓝类似物（PBAs）凭借其环境友好性和独特的开放式三维晶格结构，成为极具潜力的正极材料。其中锰基普鲁士蓝（MnPBA）因具备低成本、高理论比容量和相当于商业磷酸铁锂的高能量密度，在能源存储系统中具有巨大的应用潜力。然而，MnPBA正极循环过程中Mn3+的Jahn-Teller畸变导致结构失稳、快速容量衰减和动力学迟滞，严重制约其应用。传统改性策略难以从电子调控层面解决这一根本问题，亟须创新设计。近日，山东大学徐立强教授团队报道了一种通过价间电荷转移的策略，构建了一种具备高稳定性、快速动力学及宽温域应用潜力的钠离子电池正极材料。
图1. 价间电荷转移增强储钠活性
作者采用改进的共沉淀策略制备了一系列新型的钒基离子取代的锰基普鲁士蓝正极材料。作为范例，V0.5Mn0.5PBA提供优异的速率能力（在20 mA-1 g-1和20 A g-1条件下分别为136.9 mAh g-1和94.9 mAh g-1），显著的长循环稳定性（在20 mA g-1条件下循环300圈后91.6%容量保留），宽温域工作范围温度范围内（-50-60℃），超过了大多数报告的钠离子电池正极。通过系统的原位/非原位表征，充分了解了价间电荷转移的内在功能机制和准零应变反应机制，支持其较高的比容量和稳定的循环。研究人员认为锰和铁离子向钒离子的价间电荷转移驱动了材料电子分布从局域到非局域，这增强了电化学反应的可逆性和动力学，并通过降低Mn3+电子简并性减轻了其Jahn-Teller畸变效应。本研究进一步发展了PBAs的电子调谐，为先进的钠离子电池正极材料设计提供了新的途径。
图2. 电化学性能
这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上，论文的第一作者是山东大学博士研究生孔令通。
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Enhancing the Reversibility and Kinetics of Heterovalent Ion-Substituted Mn-Based Prussian Blue Analogue Cathodes via Intervalence Charge Transfer
Lingtong Kong, Zhongxin Jing, Muhammad Mamoor, Yifan Jiang, Yanjun Zhai, Guangmeng Qu, Lu Wang, Bin Wang, Liqiang Xu
Angew. Chem. Int. Ed., 2025, DOI: 10.1002/anie.202500254
作者简介
徐立强，山东大学教授、博士生导师、山东大学杰出中青年学者、中国化学会高级会员、山东省高层次人才、英国皇家化学会会士（RSC Fellow）、入选国家重大人才工程；担任《Nano-Micro Letters》、《Materials Reports: Energy》和《Green Energy and Resources》等期刊青年/编委；近年来一直致力于新型高性能二次电池正负极材料的新颖制备方法探索、结构与性能调控及其实际应用等;相关研究属无机合成与制备化学、纳米材料、电化学, 晶体结构与性能及器件等交叉学科的前沿研究领域。在上述相关研究领域目前已在Chem. Soc. Rev., Prog. Mater. Sci., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., ACS Nano，Adv. Energy. Mater., Nano Research 等发表第一/通讯作者SCI收录论文140余篇并获邀撰写综述论文及封面论文多篇，相关论文已被他引10000余次; H-index 56；获授权国家发明专利16项; 先后获山东省自然科学二等奖2项。
个人主页：
https://faculty.sdu.edu.cn/~fI3Iry/zh_CN/index.htm
https://www.x-mol.com/university/faculty/12123徐立强教授课题组长期招聘博士后。
