来源：中国科学院海西研究院厦门稀土材料研究中心ChemSusChem
钠离子电池因其成本低、资源丰富等优势备受关注。普鲁士蓝类似物（PBAs）作为钠离子电池的正极材料之一，展现出高理论容量和良好的电化学性能，但传统的单铁源水热合成方法存在诸多安全与环保难题。比如在酸性条件下，氢离子促使金属-氰根基团解离，虽能实现 PBAs 的缓慢结晶，却因酸处理易释放有毒的氢氰酸（HCN），带来严重的安全隐患。此外，这种方法生成的 PBAs 常伴有结构缺陷、空位以及残留水分等问题，这些因素会显著降低钠离子电池性能，加速电池循环性能衰退。
近日，中国科学院海西研究院厦门稀土材料研究中心申仲荣研究员、郑隽工程师团队从医学领域用于氰化物中毒的解毒剂硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃）中获得灵感，将其引入单铁源水热合成法中。这一创新方法不仅有效解决了氢氰酸泄漏的风险，还促进了高结晶度、低缺陷的富钠PBAs 的形成。新方法的优势在：（1）安全无毒 ：Na₂S₂O₃ 在合成过程中能将剧毒的氰根离子（CN⁻）转化为相对无害的硫氰根（SCN⁻），有效抑制 HCN 的产生，为操作人员的健康和环境安全提供了有力保障；（2）提升钠含量与结晶度 ：Na₂S₂O₃ 创造的还原性气氛，有效地防止了 Fe²⁺ 氧化，确保了更多的钠离子能够嵌入 PBAs 框架中，从而使 PBAs 的钠含量显著提高，并且形成了更加规则、有序的晶体结构，有助于提升电池的性能和稳定性。（3）减少缺陷和水分 ：与传统方法制备的 PBAs（简称 H-PB）相比，S-PB 的缺陷和空位减少，结晶水含量也有所降低，这有助于提高材料的结构稳定性和电化学性能，减少其在充放电过程中的结构变化和副反应。
通过一系列实验深入探究了 Na₂S₂O₃ 辅助合成 PBAs 的机制，对不同温度下的合成效果进行了考察，并合成出纯相的 PBAs，有效消除副产物和防止钠含量降低。通过对产物的结构、形貌和热稳定性等进行了详细表征，证实了 S-PB 相较于 H-PB 在结构和性能上的显著优势。在电化学测试中，S-PB 在电池的库仑效率、倍率性能和循环稳定性等方面也都表现出了更加优异的性能，这主要归功于其较高的钠含量、良好的结晶度和较低的缺陷水平，这些特点有助于钠离子在电极材料中的快速扩散和传输，从而提升普鲁士蓝钠离子电池性能。