通过多核-多层结构设计与空位工程实现Fe2SSe的超快、大容量Na+储存

《Advanced Functional Materials》：Unlocking Exceptionally Fast and Large-Capacity Na+ Storage of Fe2SSe via Coupling Multicore-in-Multishell Design and Vacancy Engineering

钠离子电池阳极通过多核Fe?SSe与多壳碳复合结构设计，结合阴离子空位工程，协同提升离子/电子传输效率与结构稳定性，实现高容量（505 mAh g?1@40C）和长循环寿命（97%容量保留@20C）。

　　

摘要

同时实现高倍率性能和大的可逆容量仍然是钠离子电池（SIB）阳极的核心挑战。本文报道了一种多核Fe₂SSe结构的合理设计与合成，该结构富含阴离子空位，并被限制在多壳层碳基质（V-Fe₂SSe@MC）中，以应对这一挑战。这种定制化的结构能够有效应对体积波动，保持电极与电解质的良好界面，并显著加速Na⁺和电子的传输。硒/硫空位的密集分布不仅提高了材料的电导率，还生成了大量的活性位点，同时降低了Na⁺的扩散能垒。最重要的是，多核-多壳层结构与诱导产生的阴离子空位的耦合产生了协同效应，缓解了传统上存储容量与倍率性能之间的矛盾。因此，V-Fe₂SSe@MC阳极实现了异常快速且大容量的Na⁺存储，在40°C时仍能提供505 mAh g^?1的高比容量，并在20°C下经过3000次循环后仍保持97%的容量。全面的原位表征揭示了Fe─S/Se键在循环过程中的可逆断裂与再生以及优异的结构稳定性。这项工作通过结合多核-多壳层结构设计与空位工程的综合方法，为高性能SIB阳极的合理设计提供了有力的见解。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。