硫掺杂碳对Na4Fe3(PO4)2(P2O7)电池性能的界面调控作用：提升电池的充放电速率并增强其稳定性

铁基混合磷酸盐作为钠离子电池阴极材料，通过S掺杂多孔珊瑚状碳层（NFPP-U0.5%）显著提升电子导电性和离子扩散速率，实现20C倍率下80.3 mAh g?1容量，循环25,000次后容量保持率82.66%，C–S–Fe界面相互作用抑制结构体积变化。

　　

摘要

基于铁的混合磷酸盐因其低成本、无毒性和高结构稳定性而被视为钠离子电池（SIBs）的有前景的负极材料。然而，它们的电化学性能受到较差的电子导电性和缓慢的离子扩散的限制。在本研究中，将含有多孔珊瑚状碳（NFPP-U0.5%）的Na₄Fe₃(PO₄)₂(P₂O₇)作为SIBs的负极材料进行了研究。S掺杂碳层的多孔珊瑚状结构以及C–S–Fe相互作用显著提高了电子导电性和钠离子扩散能力。NFPP-U0.5%在20 C电流密度下表现出优异的倍率性能，容量达到80.3 mAh g^?1。此外，原位 X射线衍射分析表明，C–S–Fe相互作用结合独特的碳结构有助于在循环过程中保持较小的晶格体积变化。NFPP-U0.5%最终实现了超长的循环寿命（在20 C电流密度下经过25,000次循环后容量保留率为82.66%）。其出色的电化学性能和独特的界面相互作用表明，S掺杂碳涂层NFPP作为低成本、长循环寿命的能量存储系统的负极材料具有巨大潜力。