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水系可充電電池由于其低成本和高安全性在大規(guī)模儲能方面顯示出廣闊的前景。與單離子電池相比，為了充分發(fā)揮正極和負極的優(yōu)勢，水系混合離子電池在構(gòu)建高性能電極系統(tǒng)方面受到了廣泛的關(guān)注。

在此，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳維教授等人提出并展示了一類水系普魯士藍類似物-氫氣 (PBA-H₂) 混合電池，通過將PBA作為正極與氫氣負極的合理組合用于不同的陽離子（如Na⁺、K⁺和NH₄⁺ )存儲，分別稱為PBA (Na⁺)-H₂混合電池、PBA (K⁺)-H₂混合電池和PBA (NH₄⁺)-H₂混合電池，氫氣負極通過電催化析氫/氧化反應(yīng)工作。

組裝好的PBA (Na⁺)-H₂ 混合電池具有優(yōu)異的倍率性能，在100 C的高電流倍率下具有初始容量的45%，在60 C下循環(huán)25000次后容量保持率仍高達92%。

圖1. PBA (Na⁺)-H_2?混合電池的電化學(xué)性能

此外，PBA (K⁺)-H₂混合電池可提供卓越的倍率性能和長循環(huán)穩(wěn)定性，60 C下 10,000次循環(huán)后容量保持率為88%。

PBA正極在離子插入和提取過程中實現(xiàn)了可逆的電化學(xué)反應(yīng)，這一點通過非原位XRD和XPS光譜得到證實。這項研究為設(shè)計高性能水系混合電池提供了新的途徑。

圖2. PBA正極的電荷存儲機制

High Performance Aqueous Prussian Blue Analogue-Hydrogen Gas Hybrid Batteries, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.07.050

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中科大陳維課題組EnSM: 高性能水系普魯士藍類似物-氫氣混合電池

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