Revealing the Thermal Safety of Prussian Blue Cathode for Safer Nonaqueous Batteries
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Prussian blue analogs (PBAs) are promising cathode materials for many next‐generation metal‐ion batteries due to their exceptional electrochemical performance. Their oxygen‐free structure avoids a common battery thermal runaway pathway which requires O 2 liberation. Herein, the thermal runaway mechanisms of PBAs are studied from the level of material and full cell in nonaqueous sodium‐ and potassium‐ion batteries (SIBs and KIBs). Their hidden safety issue and a novel runaway mechanism that requires no oxygen evolution are identified. The cyanide groups are released (≈51.4 wt%) as toxic cyanides above 200 °C, which also exothermically react with the electrolyte and cause the runaway. The cyanide gas generation mechanism is proposed as cathode hydrolytic disproportionation by Raman spectroscopy, X‐ray photoelectron spectroscopy, in situ environmental transmission electron microscopy, and operando synchrotron X‐ray diffraction studies. In addition, full‐cell level calorimetric studies reveal mitigated heat generation but lower initiation temperature of runaway from such SIBs and KIBs than conventional LiCoO 2 –graphite system. These results change how PBA materials are evaluated from a safety standpoint, suggesting that they cannot be regarded as safe cathodes. They also indicate the correlations between thermal safety and their crystal defects or trapped water content. The proposed thermal runaway mechanism provides insights to assist in the building of safer next‐generation batteries.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».