局部结晶与离子交换协同调控FeS2/CoS2异质结构实现钠离子电池高倍率稳定存储

为解决钠离子电池（SIBs）负极材料CoS2导电性差、Na+传输动力学缓慢导致的循环寿命短和倍率性能不佳问题，研究人员通过喷雾干燥结合离子交换/硫化策略构建了FeS2/CoS2/NC异质结构。该材料在5 A g?1下展现455 mAh g?1的高容量和1000次循环后91.1%的容量保持率，为高性能SIBs负极设计提供了新范式。

　　

随着全球锂资源短缺问题日益严峻，钠离子电池（SIBs）因其原料丰富和成本优势成为储能领域的研究热点。然而，钠离子半径较大导致传统石墨负极难以稳定储钠，亟需开发新型负极材料。其中，理论容量高达871 mAh g^?1的CoS₂虽具潜力，却受限于导电性差和充放电体积膨胀等问题。针对这一挑战，浙江理工大学等机构的研究团队创新性地提出通过局部结晶与Fe³⁺离子交换调控异质结构策略，成功制备出FeS₂/CoS₂/NC复合材料，相关成果发表于《Journal of Alloys and Compounds》。

研究采用喷雾干燥法制备ZIF-67前驱体，通过室温离子交换引入Fe³⁺并硫化处理构建异质结构。关键实验技术包括：1）喷雾干燥构建中空微球；2）原位离子交换调控组分；3）同步硫化形成双金属硫化物；4）原位电化学阻抗谱分析动力学过程。

Results and discussion
通过快速局部结晶和可控离子交换，实现了FeS₂/CoS₂异质界面的精准调控。TEM显示粒径约50 nm的纳米颗粒均匀分布在NC框架中，XPS证实界面电荷重分布形成内置电场。电化学测试表明，优化的FeS₂/CoS₂/NC-1在0.1 A g^?1下容量达672 mAh g^?1，倍率性能显著优于纯CoS₂。DRT分析揭示异质结构将Na⁺扩散能垒降低至0.28 eV。

Conclusion
该研究开创性地将喷雾干燥与离子交换相结合，构建了具有强耦合效应的FeS₂/CoS₂异质界面。MOFs衍生的中空NC框架不仅提升导电性，还缓解体积膨胀。这项工作为开发高性能SIBs负极提供了可扩展的"MOF-to-heterostructure"新范式，其界面工程策略可推广至其他储能材料体系。