基于聚合物电解质和普鲁士蓝正极的低工作温度、高倍率和长寿命固态钠离子电池（HQ-NaFe）
聚合物固态电解质（SPEs）与常规的陶瓷基固态电解质相比，具有较高的柔韧性和良好的电极界面接触。在大规模工业化应用中，具有高室温、低温离子电导率的SPEs固态电解质，有助于扩展电池的工作温度范围并提高循环寿命；具有良好热稳定性的SPEs可以减少因热失控导致的安全问题；宽的电化学稳定窗口可以有助于克服SPEs与正极之间发生的副反应；另外合成工艺简单的SPEs，可以保证大规模制备并降低制造成本。因此，开发满足以上特点的SPEs是明智的选择。尽管Na+的正极材料已经得到了广泛的研究，但仍迫切需要开发具有长寿命、高可逆容量和高库仑效率的正极材料。普鲁士蓝是钠离子电池的传统正极材料，它具有开放的框架和可嵌入/脱出Na+的活性位点；并且具有理论容量高与合成工艺简单，适合大规模工业生产的优势。但是，它的实际容量低、容量衰减快和库仑效率低的弱势限制了其应用。因此，本文开发了一种新型基于SPEs（称为PFSA-Na膜）与普鲁士蓝正极材料（HQ-NaFe）的固态钠离子电池，并获得了优异的电化学性能。
近日，某大学课题组为了解决传统液体电解质引起的严重安全问题，探索了一种用于固态钠离子电池（SSIBs）的固态聚合物电解质（PFSA-Na膜）。这种PFSA-Na膜采用经济环保的方法合成，在宽温度范围内具有高的离子电导率、热稳定性和机械柔韧性。基于PFSA-Na膜和普鲁士蓝正极的SSIBs，在8 C时具有87.5 mAh g-1的倍率性能，在1 C时具有高达1100圈的长循环寿命，每圈的容量衰减仅为≈0.014％。此外，PFSA-Na膜在-35°C的较低温度下，使SSIB的循环性能比液态钠离子电池更稳定。
图 1 PFSA-Na膜的电化学性能表征
（a）离子交换过程的示意图；
（b）Arrhenius图和相应的交流阻抗谱；
（c）离子电导率与已发表文章的性能比较图；
（d）电化学稳定性以及与已发表文章的性能对比图；
（e）在0.5 mA cm-2的电流密度下，对称Na离子电池的恒电流循环测试。
图 2 HQ-NaF电极的结构表征
（a）HQ-NaFe的FESEM图像；
（b）HQ-NaFe的XRD图谱；
（c，d）HQ-NaFe的XPS谱图：（c）Fe 2p；（d）N 1s。
通过一种简便的离子交换与溶液刮涂法制备了聚合物固态电解质（PFSA-Na膜），具有很高工业生产价值。这种PFSA-Na膜在很宽温度范围内具有高离子电导率、热稳定性和低温性能。基于PFSA-Na电解质和HQ-NaFe正极的SSIBs表现出优异的循环稳定性，高的倍率性以及室温下约100％的高库仑效率。最重要的是，基于PFSA-Na膜的SSIBs，在-35°C下仍具有稳定的循环表现。本文中所提供的PFSA-Na膜是一种极具前景的钠离子电池固态电解质，且本文所组装的SSIBs为大规模储能系统提供了新选择。
上海金畔生物科技有限公司是一家专业从事糖产品、科研试剂、多肽、石墨烯、石墨炔(graphyne)发光材料、金属配合物发光材料、光电材料、MAX相陶瓷，碳纳米管、原料药、纳米材料、普鲁士蓝、钙钛矿、脂质体、合成磷脂的研发、定制合成、生产和销售的专业高科技生物科技有限公司。
普鲁士蓝/氧化锆复合材料
普鲁士蓝/碳微球/聚吡咯复合电极材料
普鲁士蓝/碳纳米管海绵
普鲁士蓝/石墨烯纳米复合材料
普鲁士蓝/石墨烯/碳纤维复合材料(PB/GN/CFs)
普鲁士蓝/石墨烯/硫复合材料
普鲁士蓝/壳聚糖/碳纳米管复合材料
普鲁士蓝/还原氧化石墨烯复合材料
普鲁士蓝/硅纳米线
普鲁士蓝/二氧化锰纳米复合材料(PB-MnO_2@PDA@Ce6)
普鲁士蓝/PDDA-石墨烯复合膜
普鲁士蓝/N-掺杂碳纳米复合材料
普鲁士蓝(PB)纳米催化剂颗粒
普鲁士蓝(PB)-多壁碳纳米管复合材料(MWCNTs)
普鲁士蓝– 碳纳米管– 纳米金复合物(PB–CNTs–CNPs)
纳米铜基和普鲁士蓝功能碳纤维复合材料
纳米球聚苯胺普鲁士蓝复合材料
纳米普鲁士蓝修饰天然多孔吸附材料
纳米金包裹的普鲁士蓝纳米粒子(Au@PBNPs)
纳米金/聚多巴胺/普鲁士蓝纳米复合粒子
纳米金/聚多巴胺/普鲁士蓝/四氧化三铁(Au-Dopa-PB-Fe3O4)
纳米金/多孔还原氧化石墨烯材料
膜状普鲁士蓝类配合物纳米材料
壳聚糖-普鲁士蓝-石墨烯(CS-PB-GR)复合物
壳聚糖/普鲁士蓝/石墨烯的纳米复合物(CS-PB-GR)
聚吡咯-石墨烯-普鲁士蓝纳米复合材料
聚吡咯/普鲁士蓝复合材料
聚苯胺-MnFe类普鲁士蓝复合材料
聚苯胺/普鲁士蓝纳米复合材料PANI-PB,
金-普鲁士蓝纳米复合材料(Au-PB)
金纳米粒子-碳纳米管-普鲁士蓝(Au NPs-MWCNT-PB)复合材料
金/聚吡咯/普鲁士蓝纳米复合材料
核壳型Mn/Fe类普鲁士蓝材料
钴铁普鲁士蓝类配合物(Co-Fe PBA)
负载普鲁士蓝纳米晶的石墨烯复合材料
负载多肽的普鲁士蓝纳米颗粒
分子合金类普鲁士蓝配合物
二氧化硅包裹的类普鲁士蓝纳米颗粒
多孔铁基普鲁士蓝衍生材料
多孔普鲁士蓝/金复合材料
多孔壳聚糖-普鲁士蓝-碳纳米管(3DOM Cs–PB–CNTs)
多金属普鲁士蓝类配合物Ni0.75Cu0.75[Fe(CN)6]·6.3H2O
电化学掺铜-类普鲁士蓝膜
磁性普鲁士蓝/氧化石墨烯藻酸钙微球
磁性普鲁士蓝/纳米碳复合材料
磁性锆普鲁士蓝纳米颗粒(ZrHCF@MNPs)
铂纳米粒子金纳米粒子普鲁士蓝复合材料碳纳米管
铂/普鲁士蓝(Pt/PB)复合纳米线
靶向性普鲁士蓝纳米粒子
氨基化二氧化硅包裹的多孔普鲁士蓝纳米颗粒
氨基苝四甲酸/普鲁士蓝/氧化石墨烯纳米复合物
SiO2/普鲁士蓝纳米复合微球
Rb掺杂Co-Fe类普鲁士蓝纳米材料
PDDA包裹的普鲁士蓝纳米粒子
Ni-Fe(Ⅱ)普鲁士蓝/碳纳米管海绵
Ni-Co普鲁士蓝类似物(Ni-Co PBA)
NaKCoFe普鲁士蓝类配合物纳米颗粒
MnFe普鲁士蓝类似物(MnFe PBA)
Mn-Cr普鲁士蓝类纳米材料
FeFe(CN)_6@IG复合材料
zl 05.07
