孙广教授、毋乃腾副教授、侯红帅教授，AFM论文：引入SnS2调控硫化亚铁相演化，构建三相异质结构，助力于高性能钠离子电池负极。

第一作者：赵自博

通讯作者：孙广*，毋乃腾*，侯红帅*

单位：河南理工大学，洛阳师范学院，中南大学，丹麦技术大学

由于丰富的钠资源和类似的工作机制，钠离子电池（SIBs）已成为替代锂离子电池（LIBs）的极具前景的选择。其中，FeS₂具有高理论容量（894 mAh/g）、低价格和无毒性，适合用于钠储存。然而，由于体积膨胀和固有的低电导率，其容量衰减、粉化、结构退化和较差的速率性能仍然无法忽视。此外，由于黄铁矿（FeS₂）和白铁矿（FeS₂）的形成能相似，制备的FeS₂将呈现自然的异质界面。受碳基基体影响，晶体结晶度降低，并且两种FeS₂类型的衍射峰相邻/重叠，导致了黄铁矿和白铁矿的共存现象被忽视。值得注意的是，具有立方结构的黄铁矿（FeS₂）通常比正交结构的白铁矿（FeS₂）表现出更好的电化学性能。因此，迫切需要构建一种合理的结构，通过全面考虑异质结构效应和白铁矿相的比例，来改善基于FeS₂的负极的电化学性能。这或许对于多相异质结界面的构建以及改善结构稳定性具有广泛的借鉴意义。

近日，河南理工大学孙广教授、洛阳师范学院的毋乃腾副教授与中南大学侯红帅教授合作，在国际知名期刊Advanced Functional Materlals上发表题为“Introduction of SnS₂to Regulate the Ferrous Disulfide Phase Evolution for the Construction of Triphasic Heterostructures Enabling Kinetically Accelerated and Durable Sodium Storage”的文章。该文章提出了由黄铁矿（FeS₂）、白铁矿（FeS₂）和SnS₂组成的三相纳米结构，作为高容量、超稳定和快速充电的钠离子电池负极材料。引入SnS₂纳米片，不仅构建了与FeS₂微棒相结合的分层结构，以缓解体积膨胀并增加电荷存储的活性位点，还在调节黄铁矿和白铁矿比例的同时，优化了三相异质结构。由于三相界面的存在，诱导的内建电场有助于提高转化合金化过程的可逆性，并促进钠离子/电子的传输。

在钠离子电池中，双相异质结界面的钝化现象受到了广泛关注，这种钝化现象会逐渐被重复和不同步的转化/合金化-脱合金化过程所加剧。同时，可溶性中间反应产物也在削弱反应动力学。然而，幸运的是，三相或多相异质界面的生成将诱导更多活性位点，并优化电子结构以协同抑制钝化过程。

Sn在FeS₂结构中的存在降低了黄铁矿(FeS₂)的形成能，并同时抑制了白铁矿(FeS₂)的形成趋势。通过调整Sn的量，可以实现三种异质结构的三相界面（通过优化比例得到的样品标记为FFS-TH）。

FFS-TH电极展现出优异的电化学性能，具体包括高达901mAh g^-1的可逆容量和82.7%的初始库仑效率。在1A g^-1下，循环稳定性和倍率性能也得到了保持（200次循环后为827 mAh g^-1），而在5A g^-1下700次循环后为742 mAh g^-1。此外，Na₃V₂(PO₃)₃║FFS-TH全电池在1A g^-1下表现出高达618 mAh g^-1的容量，并在200次循环后保持98.7%的容量。

钠离子电池（SIBs）作为下一代储能技术的前景非常光明。通过优化三相异质结构，如黄铁矿(FeS₂)、白铁矿(FeS₂)和SnS₂的纳米结构，可以实现高容量、超稳定和快速充电的负极材料。未来的研究方向包括进一步优化三相异质结构，以提高可逆容量和循环稳定性，并探索新的纳米材料组合，以进一步增强电池性能。此外，钠离子电池的商业化应用也将受益于对三相异质结构的深入理解，从而推动其在能源存储领域的广泛应用。因此，对三相异质结构的研究和开发将为钠离子电池的发展提供新的途径，为实现理想负极材料和商业化应用打下坚实基础。

孙广，河南理工大学教授，博士生导师，河南省高校科技创新人才，河南省高校青年骨干教师，河南理工大学二级太行学者。主要从事高性能氧化物半导体气敏材料的设计与应用领域的研究工作。任现职以来，主持国家自然科学基金2项，河南省科技攻关重点项目、河南省高校科技创新人才支持计划、河南省高校青年骨干教师支持计划省部级项目3项以及河南省高校重点项目1项；授权国家发明专利6项；出版学术专著1部，参与出版“十二五”、“十三五”规划教材各一部，发表学术论文40余篇。

毋乃腾，博士，洛阳师范学院副教授，河南理工大学、三峡大学兼职硕士生导师，河南省高校科技创新人才。研究方向为新型能源材料，包括二次电池电极材料和电催化析氢电极。主持国家自然科学基金1项，省级项目3项。近年来以第一作者/通讯作者身份在国际期刊发表SCI收录学术论文30余篇

侯红帅，中南大学教授、博士生导师。科睿唯安全球“高被引学者”，中国科协“青年人才托举工程”、湖湘青年英才计划、国家“博士后创新人才支持计划”入选者，湖南省优秀青年基金获得者。获湖南省自然科学一等奖、湖南省高等教育教学成果奖二等奖、湖南省“优秀博士论文”奖、中南大学研究生教育教学成果一等奖。主要从事先进电池材料与器件、碳点功能材料的研究，重点围绕碳点在先进电池中的应用与储能机制开展系统研究，包括电极材料、电解液、固态电解质、膜及界面调控等。近年来，发表SCI论文100余篇，以第一/通讯作者在Advanced Materials、Materials Today、Advanced Energy Materials、Advanced Functional Materials、ACS Nano等刊物上发表论文50余篇。论文总被引用15000余次。