蓝伟光教授领衔的团队发现: 通过温和CuO表面钝化策略，可显著提升普鲁士白钠离子电池（885928）正极材料的湿空气稳定性，进而使普罗士白这一在科研领域倍受关注的低成本材料有望进入工业化的产用。
图 | 研究成果发表于 Journal of Power Sources（2026, 691, 240940），论文题为“Surface passivation with CuO enables humidity-tolerant Prussian white cathodes for sodium-ion batteries”。
近日，厦门大学、福州大学、三达膜（688101）等单位联合研究团队在钠离子电池（885928）正极材料领域取得新进展。相关论文发表于 Journal of Power Sources，报道了一种面向湿空气稳定性的普鲁士白正极材料表面保护策略。
这项研究聚焦钠富普鲁士白（PW）“怕潮”的实用化痛点，通过温和的氧化铜（CuO）表面钝化方法，使材料在湿空气环境中仍能保持较好的结构稳定性、导电性和电化学性能，为钠离子电池（885928）正极材料走向实际应用提供了新的界面工程思路。
图 | 厦门大学党委书记、中国科学院张荣院士（中），厦门大学化学系81级校友、国际知名膜研究专家丁俊琪博士（左）与蓝伟光博士（右）
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要解决的问题
随着新能源（850101）并网、电动交通和电网级储能（885921）快速发展，人们需要更安全、更低成本、资源更丰富的电池体系。锂离子电池已经广泛应用，但在大规模储能（885921）场景中，资源储量和成本同样重要。
钠资源储量丰富、分布广泛，钠离子电池（885928）因此被认为是锂离子电池的重要补充。其中，普鲁士白类材料具有开放框架结构、较高理论容量和良好倍率性能，是钠离子电池（885928）正极材料的重要候选体系。普鲁士白（PW）是钠离子电池（885928）最有潜力的正极材料之一，便宜、容量高，但有个致命弱点：一遇潮湿空气就"生锈"降解，实用化困难。
图 | 钠元素示意图
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传统方法的短版
普鲁士白有一个影响实用化的关键弱点：一遇潮湿空气，就容易像“生锈”一样发生氧化和结构降解，进而造成钠离子流失、界面阻抗升高以及循环性能快速衰减。
过去常见的氧化物包覆思路，相当于给材料“穿保护衣”。但很多工艺依赖水相处理或高温烧结，保护层还没真正发挥作用，材料自身的钠富集骨架就可能先被破坏，出现“得不偿失”的问题。
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论文的创新点
研究团队将“温和”作为核心设计思路：以无水乙醇替代水作为溶剂，并在惰性氮气保护下通过200℃低温转化形成CuO包覆层。这样既能在普鲁士白颗粒表面构筑保护层，又能尽量避免水和高温对PW骨架的破坏。
这一路线的说服力还来自系统性的对照实验。团队分别验证了只加热不包CuO、以水替代无水乙醇、在空气中而非氮气中热处理等情况，结果表明“无水乙醇+氮气保护+CuO包覆”三者缺一不可。
图 | CuO包覆提升普鲁士白耐湿性的保护机制示意图。
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效果有多好
优化后的PW-6CuO样品表现出更好的倍率性能和循环稳定性。在5 C倍率下，PW-6CuO的放电比容量达到113.06 mAh/g，明显高于未包覆PW的82.18 mAh/g；经过200次循环后，PW-6CuO容量保持率达到75.9%，高于未包覆样品的51.2%。
更值得关注的是，团队进行了更接近实际应用场景的“湿度大考”：将样品置于25±2℃、60%相对湿度环境中分别暴露15天和30天，再系统测试其结构与电化学性能。
湿空气暴露30天后，未包覆PW在1 C倍率下循环200次的容量保持率仅为15%；而CuO包覆后的PW-6CuO仍能保持65%，容量保持率是未包覆样品的4倍以上。阻抗和钠离子扩散相关分析也显示，CuO包覆能够有效抑制湿气诱导的界面阻抗增长和离子传输通道劣化。
图 | 湿空气暴露后PW与PW-6CuO的倍率性能、循环稳定性、阻抗变化及界面化学分析。
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机理上的新发现
机理分析表明，CuO涂层并不只是一个简单的“物理防水罩”。一方面，致密的CuO层能够阻隔H2O（HTO）、O2及电解液分解产物对普鲁士白表面的直接侵蚀；另一方面，CuO表面富含的Cu-OH/Cu-O基团可能优先吸附水分子，延缓水分继续渗入材料内部。
在充放电循环过程中，Cu还可能与电解液分解产生的含氟物种反应，形成含Cu-F的界面物质，有助于构建更稳定的正极/电解液界面膜（CEI）。这种“物理隔离+界面化学稳定”的双重保护机制，是该研究区别于单纯涂层防水思路的重要亮点。
图 | 蓝伟光教授课题组学生正在做实验
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这项研究有什么意义？
这项工作面向钠离子电池（885928）正极材料从实验室走向实际应用过程中的关键痛点，提出了兼具温和工艺、结构保护和性能提升优势的解决方案。
相关成果不仅为普鲁士白类正极材料的湿空气稳定化提供了新路径，也为其他空气敏感型框架电极材料的界面调控与工程化应用提供了可借鉴的技术思路。
CEJ
论文信息
论文标题：Surface passivation with CuO enables humidity-tolerant Prussian white cathodes for sodium-ion batteries
作者：Bowen Fan, Yihong Lan, Yubin Hong, Guoming Lin, Huihui Lin, Chen Wang, Weiguang Lan
期刊：Journal of Power Sources 691 (2026) 240940
第一作者：范博闻（厦门大学物理科学与技术学院）
通讯作者：林国明（福州大学未来技术学院）；王琛（三达膜（688101）科技（厦门）有限公司）；蓝伟光（厦门大学物理科学与技术学院、三达膜（688101）科技（厦门）有限公司、福州大学未来技术学院）
资助单位：三达膜科技（厦门）有限公司
