近日，鄭州大學材料科學與工程學院張佳楠教授帶領的先進能源催化功能材料課題組與中國科學院大連化學實體研究所鄧德會研究員課題組聯合在國際頂級期刊《Energy & Environmental Science》發表題為“Evolution of the solid electrolyte interphase enabled by FeNX/C catalysts for sodium-ion storage”的原創性研究論文。張佳楠教授和鄧德會研究員為論文共同通訊作者，博士研究所學生夏會聰為論文第一作者，鄭州大學材料科學與工程學院為論文第一作者機關和通訊機關。
固體電解質界面(SEI)的結構和化學工程對電池電極材料的性能具有至關重要的影響。是以，深入研究SEI膜的形成機理、組成結構、穩定性及其影響因素，并進一步尋找改善SEI 膜性能的有效途徑，一直都是世界電化學界研究的熱點。事實上，在充放電循環過程中，目前尚未解析金屬-氮（MNX）平台電極增強的儲鈉特性與SEI之間的潛在聯系。
本研究發現，良好的電子結構使FeNx對SEI的可逆轉化過程具有催化作用，這有助于儲存額外的鈉離子。含表面鹵化物的NaF中間體在SEI中轉化為FeF3是Fe原子提供容量的關鍵。除此之外，基于非原位XPS和原位随溫度變化的Nyquist圖的研究結果，作者證明了額外的容量是由SEI中有機和無機成分的可逆轉化所提供。此外，表面電容效應和鈉離子在碳基材料表面的插層/脫插層過程對額外容量的貢獻不可磨滅。一系清單征表明，Fe-NX對于FeF3的生成和SEI的後續轉化必不可少。此外，由于快速的電子傳輸動力學，優化後的Fe3C納米粒子極大地促進了這一過程。而更多的電子通過進一步調節各種Fe物種被處理，這反過來促進了SEI的産生，并抑制了不穩定組分的産生。
該工作不僅為設計碳複合納米材料在下一代高性能儲能器件應用方面提供了新方向，也為深入解析SEI膜在電化學能源中的有利影響提供了一定的指導。這項工作得到了國家自然科學基金、中原青年拔尖人才、鄭州大學青年創新團隊支援計劃等的支援。
來源：鄭州大學
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https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/ee/d1ee02810c