近日，鄭州大學化學學院能源化學研究所在鈉離子電池陽離子調(diào)控界面領域取得積極進展，在國際重要頂級期刊《Angewandte Chemie International Edition》發(fā)表題為“Ultrathin CuF₂-Rich Solid-Electrolyte Interphase Induced by Cation-Tailored Double Electrical Layer toward Durable Sodium Storage”的原創(chuàng)性研究論文，該項工作得到了國際同行的高度認可，被評審專家選為期刊Top 5% 的Very Important Paper（VIP論文），論文的第一作者為博士研究生宋軻銘，論文通訊作者為陳衛(wèi)華教授，鄭州大學化學學院為第一單位和通訊單位。

鈉離子電池因資源豐富、價格低等優(yōu)點成為規(guī)模儲能領域最具潛力的電池體系之一，部分具有大規(guī)模應用潛力的重要正、負極材料正在走向產(chǎn)業(yè)化進程。然而，具有長循環(huán)性能的高容量負極仍然是一個很大的挑戰(zhàn)。其中，CuS、NiS、FeS₂等轉(zhuǎn)化型金屬硫化物因其豐富的無毒元素而備受關(guān)注。然而其循環(huán)過程中由于顆粒破碎不斷形成厚的固態(tài)電解質(zhì)界面膜(SEI)導致電解液過度消耗和電極的高極化，進而造成負極容量不斷損失。因此，高容量負極的SEI設計對于長壽命電池仍是挑戰(zhàn)性難題。陳衛(wèi)華教授研究團隊通過Cu⁺調(diào)控的雙電層在CuS負極表面實現(xiàn)了超薄SEI（3-4 nm）構(gòu)建，抑制電解液分解提升鈉離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性。銅集流體在NaSO₃CF₃/二乙二醇二甲醚（DGM）電解液中溶解出微量Cu⁺，在CuS負極的雙電層中，SO₃CF₃-Cu吸附在電極表面，進一步還原形成富CuF₂的SEI。分散的CuF₂和含氟化合物具有良好的界面接觸，導致超薄穩(wěn)定的SEI，降低鈉離子傳輸活化能提高擴散速率。修飾的CuS循環(huán)7000周容量無衰減。該工作為解決高容量負極材料容量衰減的問題提供了一種新策略。

此外，陳衛(wèi)華教授團隊2021年在鈉離子電池界面調(diào)控研究方面提出了界面催化策略誘導快速形成完整的二維超薄SEI機制，設計了一種FeS₂納米簇嵌入N, S摻雜碳骨架的負極材料，材料表面以點陣形式分布的Fe-N-C/Fe-S-C鍵作為眾多催化中心催化電解質(zhì)溶液分解，F(xiàn)eS₂納米簇作為晶核，誘導形成完整的、二維超薄SEI膜，獲得超高首周庫倫效率（~92％）、超長循環(huán)穩(wěn)定性（10000周容量保持92.7%），低溫下性能（-15^oC）和高速鈉存儲動力學。（Angew. Chem. Int. Ed.2021,60, 11481，入選Wiley-VCH Hot Topic: Surfaces and Interfaces，ESI高被引論文）。

這些研究得到了國家自然科學基金、河南省省級科技研發(fā)計劃聯(lián)合基金項目和鄭州大學的資助。

論文鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202216450

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202102368