钠掺杂钙钛矿纳米晶电极突破失效瓶颈：CsPbBr2I超级电容器2500圈容量保持率97%

9月15日消息，印度理工学院（IIT）瓜沃尔校区的 Arun Kumar 与 Monojit Bag 9月12日在 arXiv 提交论文，报道钠（Na）掺杂对铯铅溴碘混合卤化物钙钛矿纳米晶超级电容器电极失效机制的抑制作用，为钙钛矿材料在电化学储能器件中的应用扫清了一大障碍。

混合卤化物钙钛矿纳米晶电极在超级电容器中的典型失效方式是场驱动卤素分离：在未掺杂的 CsPbBr2I 中，电容值在第1378圈攀升至首圈的218%后，于第2500圈崩塌至39%，同时电极的碘信号完全消失。该工作通过配体辅助再沉淀法（Na/Pb 前驱体比1.25:1.00）制备了 Na 掺杂的 CsPbBr3-xIx（x=0,1,2）纳米晶进行对照。结构上，钠使 CsPbBr3 的赝立方晶格参数从5.908Å 收缩至5.851Å。

电化学性能全面改善：在0.3A/g 电流密度下，三种组分的比容量分别从42提升至75、从63提升至96、从56提升至84.5F/g；Na-CsPbBr2I 呈现最低电荷转移电阻（175Ω）与最高离子扩散系数（1.6×10⁻¹⁶m²/s）。最关键的是稳定性：钠掺杂电极的电容爬升在第600圈仅达115%且不再崩塌，2500圈后保持97%，超出首圈的过剩电容被压缩了7.9倍，碘滞留问题得到根本抑制。

该研究的科学意义在于将掺杂工程从光电领域延伸至电化学储能：钠离子进入晶格引起的收缩与离子键合强化抑制了电场作用下的碘离子迁移/逸出，为铅基钙钛矿在超级电容器、混合离子-电子导体等储能器件中的稳定运行提供了组分设计范式。结合该团队同期发表的粘结剂化学工作，钙钛矿储能电极的配方工程体系正逐步完善。 （来源：arXiv）