郭再萍院士领衔！安徽大学张朝峰&温州大学张杭/李丽/谭歆最新Nature子刊丨碱金属晶格工程稳定普鲁士蓝正极！

背景：钠离子电池作为锂离子电池的经济环保替代方案，在低成本大规模储能领域具有广阔应用前景。铁基普鲁士蓝类似物因其开放三维框架和高理论容量被视为有前途的正极材料，但间隙水分子、晶格畸变和不可逆相变导致的结构退化严重制约其循环稳定性。研究目的：本研究旨在建立碱金属位点工程的筛选原则，通过碱金属晶格工程稳定普鲁士蓝正极的Fe-N键，以开发兼具高能量密度和长循环寿命的正极材料。结论：研究提出的碱金属晶格工程三原则（几何匹配、水合能、Fe-N键强度）为设计高性能正极提供了理论指导。通过将Cs⁺离子固定在碱金属位点，增强了Fe-N键共价性（-ICOHP值提升至1.299 eV），减少晶格水含量至9.39%，有效抑制了钠离子脱嵌过程中的晶格收缩和框架畸变，促进了相变区域的离子传输动力学。优化后的正极在750 mA g⁻¹下循环1000次后保持81.48%的容量，在7500 mA g⁻¹高倍率下保持77.55%的容量，并展现出良好的空气稳定性和宽温性能。硬碳||NCF-2软包电池验证了其实际应用可行性，为大规模钠离子电池应用的长寿命、高能量普鲁士蓝正极开发铺平了道路。