据中山大学材料科学与工程学院消息，在现有的化学体系中，锰基普鲁士蓝（Na₂MnFe（CN）₆，下文中简称为NaMnF）具有最高的工作电压（3.5 V vs.Na+/Na）和理论比容量（约160mAh g⁻¹），是一种理想的水系钠离子电池正极材料。遗憾地是，NaMnF同样面临锰基储能材料的共性关键问题，即姜泰勒效应引起不可逆晶格畸变造成锰的溶解，最终导致循环稳定性能变差。如何有效抑制或缓解姜泰勒效应的负面影响，成为当前水系钠离子电池领域最大的科学难题之一。

近日，中山大学材料科学与工程学院王成新教授和杨功政副教授团队报道了一种表面阳离子原位捕获策略，很好地解决了正极结构不稳定和电池循环稳定性差的问题。研究发现，NaMnF在充电过程中逐渐由单斜相转变为立方相，最终相变为四方相。在立方-四方相变过程中，高自旋Mn³⁺离子导致的姜泰勒效应引起锰的歧化反应，使得部分锰以Mn²⁺离子溶解于电解液中。当向电解液中引入微量的亚铁氰化钠作为添加剂，在充电过程中Fe（CN）₆⁴⁻电迁移至正极表面，能够捕获表面溶解的锰离子并原位快速成核、外延生长出NaMnF，从而在源头上消除了正极结构退化的隐患。SEM和TEM结果显示，NaMnF在引入添加剂的电解液体系下长循环后仍保持了完整的形貌和均匀的元素分布。EELS表征进一步在原子尺度上揭示了锰元素和价态的均匀分布，表明锰的溶解得到了很好地抑制。

基于这种新颖的表面改性手段，正极分别在0.5A g⁻¹和10A g⁻¹的电流密度下展现了157mAh g⁻¹和125mAh g⁻¹的比容量，平均工作电压近1.4V。将该正极与PTCDI有机负极材料组装水系钠离子全电池，能量密度高达94Wh kg⁻¹，并在2Ag⁻¹的电流密度下进行15000次充放电循环后容量持有率达73.4%。该项工作在循环寿命（此前普遍低于3000个循环周期）和能量密度（通常低于60Wh kg⁻¹）两项关键指标方面，均取得了重要突破。

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