近日,我校材料与化学工程学院陈静博士在《Energy Storage Materials》期刊发表了题为“Innovating Designing Induced Recrystallization Self-Healing Separator for Stabilizing Ultra-Long Cycles of Aqueous Sodium-Ion Batteries”最新研究成果。我校系该论文第一署名单位,陈静博士为第一作者,石维校长和杨应昌教授参与指导,湖南大学陈宇盟为共同通讯作者。《Energy Storage Materials》期刊由国际知名出版集团爱思唯尔(Elsevier)发行,专注于能源存储材料的前沿研究,在2026年SCI期刊最新分区中被归类为材料科学类一区Top期刊,影响因子为20.2。论文链接:https://doi.org/10.1016/j.ensm.2026.105154
水系钠离子电池(ASIBs)因其成本低廉、安全性高且对环境友好等特性,已成为大规模储能领域的理想候选材料。然而,锰基普鲁士蓝类似物(Mn-PBA)正极材料在实际应用中存在Jahn-Teller畸变效应及长循环过程中过渡金属溶解等缺陷严重制约其广泛应用。
为解决上述科学难点,本研究成功开发出一种具有原位自修复能力的Na₄Fe(CN)₆改性玻璃纤维隔膜(C-GFS),有效解决了水性钠离子电池中MnFeNi-PBA正极面临的过渡金属溶解和Jahn-Teller畸变等关键问题。该改性隔膜在循环过程中持续释放Fe(CN)₆⁴⁻阴离子,这些阴离子能动态捕获正极界面处溶解的Mn、Fe、Ni离子,并诱导形成新的普鲁士蓝类再结晶层,有效填充表面空位、抑制Jahn-Teller效应并保持结构完整性。电化学评估表明,C-GFS体系在多项指标上表现优异:在0.2 A g⁻¹电流密度下循环2000次后仍保持90.2%的容量保持率,且展现出卓越的倍率性能(2.0 A g⁻¹时输出85.30 mAh g⁻¹)。在5°C低温条件下,改性体系的容量达到155.34 mAh g⁻1,远超未改性体系的87 mAh g⁻1。通过XRD、FTIR、拉曼光谱及元素分布图等全面的非原位表征,证实了再结晶层的形成并验证了动态捕获机制的有效性。这项研究为水性电池的界面工程建立了新的范式,证明动态化学捕获与再结晶技术能够有效抑制电极性能退化。所提出的策略为实现适用于电网规模应用的高性能、长寿命且安全的储能系统提供了前景广阔的解决方案。
(供稿:材化学院 一审:张东方 二审:张朝飞 三审:周永雄)
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