普鲁士蓝类（PBAs）正极可完成多种阳离子可逆脱嵌，在电池范畴具有广泛使用远景。在机理方面，研讨大多散布在在阳离子脱嵌机质，而阴离子因为体积大、活化势垒高，一般难以在PBAs正极中可逆脱嵌。在非水系钠电池中，研讨者发现层状氧化物正极能轻松完成ClO 4- 和Na + 共脱嵌，这为规划高功能PBAs正极供给了新的思路。可是，大尺度多原子阴离子如OTF - ，TFSI - ，ClO 4- 和BF 4- 在脱嵌进程中会带来大的体积改变，严重影响了资料的可逆性。相比之下，卤素离子是一种少量的单原子阴离子，完成其可逆脱嵌是进步电池单位体积内的包括的能量和循环的有用战略。在各种卤素离子中，Cl - 具有高的溶解度，小的水合离子半径和高的氧化复原电位，使它合适作为水系ZnPBAs电池载流子。此外，Cl - 脱嵌还能带来额定的容量和供给更高的放电电压。

  近来，来自哈工大（深圳）的黄燕教授与阿德莱德大学的焦研教授协作使用KCl添加剂诱导电解液阴阳离子竞赛化学，使用该战略完成了PBAs电池归纳放电功能的进步，具体探求了阴阳离子竞赛化学的原因以及电化学功能进步的机制。最终，验证了这种战略在其它PBAs正极资猜中的普适性，并使用该战略制备出规模化ZnPBAs大电池。

  在纯ZnSO 4 电解液中，观察到显着下降的氧化复原峰标明正极资料在独自存储Zn 2+ 时，功能在衰减。相反，KCl添加剂的引进带来了氧化复原峰位和峰强的改变，证明了显着不同的储能行为。在功能方面，正极资料的电压，容量，倍率和循环都得到大幅度的进步，且优于大多数文献报导的功能。

  离子在相变前后正极资猜中显着不同的脱嵌行为导致电化学功能的差异。相变前正极在离子脱嵌是资料从单斜相改变建立方相，随后转换成四方相，放电则正好相反。相变后正极在离子脱嵌时观察到可逆的峰位偏转。XPS数据证明了高电位Cl - 和K + 的脱嵌，而低电压下Zn 2+ 占主导的离子脱嵌行为。

  使用DFT核算去剖析阴阳离子竞赛化学的诱因及电化学功能进步的原因。相变前KFeMnHCF对Zn 2+ 展示出更小的分散能垒，而相变后的KZnHCF则对Cl - 和K + 展示出更小的分散能垒。因而相变前Zn 2+ 占主导的脱嵌行为改变成相变后的Cl - 和K + 。此外，相变后资料的导电性也得到加强。因而，电池的放电容量、电压渠道、倍率和循环功能都得到显着进步。

  规模化储能的实践使用要求电池在更大容量下具有优异才能的电化学功能。为此，使用克己的电池测验设备演示了400 mAh的ZnKFeMnHCF电池。当KFeMnHCF正极的负载量从4 mg cm -2 增加到15 mg cm -2 时，电池的面积容量呈线性增加。而电池的负载量到达3.7 g时，单个ZnKFeMnHCF电池完成400 mAh的放电容量和1.75 V的放电电压。电池在0.135 mA g -1 下循环90次。随后，电池选用串并联的衔接方法去获得更高的放电容量和电压。两个并联电池的放电容量可到达800 mAh，放电电压渠道约为1.85 V，而两个串联电池的放电容量和电压分别为400 mAh和3.5 V。所获得的优异功能标明，根据阴阳离子竞赛化学制备的ZnKFeMnHCF电池具有十分显着的可扩展性和工业使用潜力。

  课题组终年接收博士后、博士生、联合培育博士生、硕士生，欢迎有资料、化学、高分子、无机、物理布景专业的优异人才及时联络。

  焦研教授：阿德莱德大学化学工程学院副院长，澳大利亚研讨理事会未来研讨员。曾被评为澳大利亚40位科研新星之一，获澳大利亚方针与科学研讨所颁布的出色青年科学家奖，南澳2021年度出色女人入围奖。首要研讨爱好为动力资料核算。已宣布100余篇文章，共获超两万次引证，h因子为71。自2019年以来接连四年被科睿唯安评为化学方向的高被引学者。课题组核算时刻足够，有若干个带全奖（每年$32,500澳元）的博士生名额虚位以待。