隨著電動汽車、儲能電站等新能源技術(shù)的快速發(fā)展，對大規(guī)模儲能的需求與日俱增。但是現(xiàn)有的儲能技術(shù)，如鋰離子電池，由于其鋰資源的稀缺性和高價格，難以滿足大規(guī)模儲能的要求。因此，近年來人們又將視野擴展到一些資源豐富、成本低廉的堿金屬或高價態(tài)金屬元素，如Na+，Mg2+，Zn2+，Al3+等，以期利用這類離子的嵌入反應(yīng)，構(gòu)建低成本、高性能的二次電池新體系。普魯士藍類化合物具有開放式的框架結(jié)構(gòu)和三維的離子通道，非常適合上述大尺寸離子的快速遷移，近年來作為極有潛力的嵌入電極受到較大關(guān)注。

近日，武漢大學(xué)楊漢西教授課題組在Advanced Energy Materials上發(fā)表了題為Prussian Blue Cathode Materials for Sodium-Ion Batteries and Other Ion Batteries的綜述文章。該論文系統(tǒng)分析了普魯士藍結(jié)構(gòu)與離子嵌入性能之間的構(gòu)效關(guān)系，介紹了作為鈉離子、鉀離子及其他多價金屬離子嵌入正極的研究進展，以期為新型二次電池的發(fā)展提供參考。

在文章中，作者首先分析了普魯士藍類化合物作為離子嵌入主體的獨特優(yōu)勢，討論了材料的結(jié)構(gòu)特征與離子嵌入行為之間的構(gòu)效關(guān)系，并著重指出普魯士藍晶格中的Fe(CN)6缺陷和晶格水含量對電池性能的決定性作用。本文還介紹了普魯士藍材料作為有機及水溶液鈉離子電池、鉀離子電池、以及高價態(tài)離子嵌入正極的主要研究成果，并對目前存在的問題提出了可能的解決方案。同時，介紹了一些材料結(jié)構(gòu)調(diào)控及表面改性手段方面的研究進展。總之，作為一類具有開放離子通道和多種氧還反應(yīng)位點的晶格結(jié)構(gòu)，普魯士藍類化合物的電化學(xué)研究無疑會深化對于嵌入反應(yīng)的認(rèn)識，豐富離子嵌入材料體系，可能為發(fā)展新型二次電池提供新的途徑。

該工作得到國家自然科學(xué)基金委（No.21333007 和21773177）、國家973項目（No.2015CB251100）的資助與支持。

Jiangfeng Qian, Chen Wu, Yuliang Cao, Zifeng Ma, Yunhui Huang, Xinping Ai, Hanxi Yang, Prussian Blue Cathode Materials for Sodium-Ion Batteries and Other Ion Batteries, Adv. Energy Mater. 2018, DOI: 10.1002/aenm.201702619.