La modulación de la red superficial estabiliza el cátodo K2MnFe(CN)6 para baterías de iones de potasio de alta energía

Resumen Las baterías de iones de potasio (PIBs) son consideradas como candidatas competitivas para aplicaciones de almacenamiento de energía debido a sus abundantes recursos y bajo costo. K2MnFe(CN)6 (KMnF) es un cátodo ideal para PIBs debido a su alta energía específica teórica (≈600 Wh kg−1). Sin embargo, sufre de disolución severa de Mn y complejas transiciones de fase causadas por la distorsión de Jahn-Teller, lo que resulta en una rápida disminución de la capacidad. Aquí, se propone una estrategia simple, controlable y universal de “intercambio de iones de metal de transición (TM2+)” para modular la red superficial de KMnF, no solo estabilizando la estructura, sino también manteniendo su alta capacidad inherente. El Mn2+ superficial es sustituido por TM2+, incluyendo Fe2+, Ni2+, Cu2+ o Co2+, formando una capa de protección heterogénea. Especialmente cuando el Mn2+ superficial es modificado por Fe2+ activo en redox, presenta una capacidad tan alta como 144 mAh g−1 y una densidad de energía considerable de 560 Wh kg−1 y una notable retención de capacidad (86% después de 1,000 ciclos a 50 mA g−1, y 71% después de 5,000 ciclos a 1,000 mA g−1, respectivamente). El cátodo de KMnF modificado superficialmente demostró ser efectivo en estabilizar la estructura al prevenir la disolución de Mn y la formación de la fase tetragonal causada por la distorsión de Jahn-Teller. Este trabajo proporciona una estrategia simple y universal para estabilizar cátodos de Mn de alta energía.