钠离子电池凭借成本低廉和钠资源丰富的优势有望在大规模储能领域成为锂离子电池的替补选择。其中,普鲁士蓝类似物因开放的框架结构、简易的合成工艺和高的理论容量被认为是钠离子电池的理想正极材料。然而,水环境的合成工艺难免导致间隙水进入到普鲁士蓝类似物的晶格结构从而形成缺陷,引起材料电化学性能的降低。对晶体结构缺陷、结晶水和结构相变的有效调控是制备高性能普鲁士蓝材料的关键。本论文围绕高理论容量的铁基普鲁士蓝(Fe HCF)材料和高电压的锰基普鲁士蓝(Mn HCF)材料展开,分别从调控结晶度、掺杂和包覆三个方面来改善晶体结构以提升材料的电化学性能。主要研究内容如下:(1)通过改变与柠檬酸钠预混的盐种类和物质的量调控Fe HCF材料的颗粒生长。当柠檬酸钠加入Fe SO_4溶液时,由于Fe~(2+)和柠檬酸钠的预络合作用减缓成核生长速率,提高结晶度,进而得到含水量少的微米级颗粒。Fe HCF-3样品在100m A g~(-1)的电流密度下,初始放电比容量可达92 mEtoposide浓度 Ah g~(-1)。同时,考虑到减少废水排放和提高产率,基于Fe~(2+)和柠檬酸钠的预络合作用,进一步在高浓的Na_4Fe(CN)_6溶液和Fe SO_4溶液中调控晶体结构,对比材料形貌Hepatic lipase、结构和电化学性能,Fe HCF-H-2样品粒径分布在2.8-3.7μm,具有116 m Ah g~(-1)的初始放电比容量,充放电700圈后容量保持率83%。通过Fe~(2+)和柠檬酸钠的预络合作用实现了对Fe HCF材料的粒径调控,提高了结晶度,从而得到了长寿命的Fe HCF材料。(2)引入稀土金属La进行体相掺杂,制备出一系列La掺杂的Fe HCF材料。结果表明,La掺杂可以激活低自旋铁(Fe ~(LS))的电化学活性,延长高电压的放电平台。当La掺杂量为3 mol%时,材料的初始放电比容量可达123 m Ah g~(-1),倍率性能有所提高,即使在30 C大电流密度下,仍有94 m Ah g~(-1)的容量保留。通过La体相掺杂,改变材料的晶体结构,激活Fe ~(LS)电化学活性,从而使Fe HCF材料具有优异的电化学性能。(3)构建核壳结构以抑制selleck产品Mn HCF材料在钠离子脱嵌过程中的体积变化,进而提高材料的循环稳定性。探讨不同的金属离子盐溶液对Mn HCF材料的形貌、结构和电化学性能的影响,结果表明富镍和富钪壳层可稳定Mn HCF框架结构。进一步调控离子交换温度和时间,得到了循环稳定的富镍壳层Ex-Mn HCF-Ni材料。所得材料具有122 m Ah g~(-1)的初始容量,且循环200圈后可实现62%的容量保持率。XRD和XPS结果表明离子交换可将Ni引入到样品结构中,对比循环前后极片的颗粒形貌,富镍壳层Ex-Mn HCF-Ni材料在长循环后依然保持完整颗粒结构。