Selektive Kontrolle der Zusammensetzung in Preußisch Weiß zur Verbesserung der Materialeigenschaften

Natrium-Ionen-Batterien, die auf Analogien von Preußisch Blau (PBAs) basieren, sind ideal für großflächige Energiespeicheranwendungen, da sie in der Lage sind, die erforderlichen großen Volumina und niedrigen Kosten zu decken. Für Na2–xFeFe(CN)61–y·zH2O bedeutet die Realisierung des kommerziellen Potenzials eine feine Kontrolle der Konzentration von Natrium, Fe(CN)6-Vakanzen und Wassergehalt. Bis heute gibt es eine enorme Variation in der Literatur zur Zusammensetzung, die zu variabler elektrochemischer Leistung führt. In dieser Arbeit unterteilen wir die Synthese von PBAs in drei Schritte zur Kontrolle des Natrium-, Vakanz- und Wassergehalts durch eine kostengünstige, skalierbare Synthesemethode. Wir produzieren rhomboedrisches Preußisch Weiß Na1.88(5)FeFe(CN)6·0.18(9)H2O mit einer anfänglichen Kapazität von 158 mAh/g, die nach 50 Zyklen 90 % Kapazität behält. Nachfolgende Charakterisierungen zeigten, dass die erhöhte Polarisation auf dem 3 V Plateau mit einem Phasenübergang und reduzierter Nutzung des hochspinigen Fe(III)/Fe(II) Redox-Paars zusammenfällt. Dies offenbart ein klares Ziel für nachfolgende Verbesserungen des Materials zur Steigerung der Langzeitzyklusstabilität. Diese Ergebnisse werden von großem Interesse für die zahlreichen Anwendungen von PBAs sein, wie Katalyse, Magnetismus, Elektrochromik und Gasabsorptionsfähigkeit.