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近日，鄭州大學材料科學與工程學院張佳楠教授帶領(lǐng)的先進能源催化功能材料課題組與中國科學院大連化學物理研究所鄧德會研究員課題組聯(lián)合在國際頂級期刊《Energy & Environmental Science》發(fā)表題為“Evolution of the solid electrolyte interphase enabled by FeNX/C catalysts for sodium-ion storage”的原創(chuàng)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單位和通訊單位。

固體電解質(zhì)界面(SEI)的結(jié)構(gòu)和化學工程對電池電極材料的性能具有至關(guān)重要的影響。因此，深入研究SEI膜的形成機理、組成結(jié)構(gòu)、穩(wěn)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(huán)過程中，目前尚未解析金屬-氮（MNX）平臺電極增強的儲鈉特性與SEI之間的潛在聯(lián)系。本研究發(fā)現(xiàn)，良好的電子結(jié)構(gòu)使FeNx對SEI的可逆轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為FeF3是Fe原子提供容量的關(guān)鍵。除此之外，基于非原位XPS和原位隨溫度變化的Nyquist圖的研究結(jié)果，作者證實了額外的容量是由SEI中有機和無機成分的可逆轉(zhuǎn)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。一系列表征表明，F(xiàn)e-NX對于FeF3的生成和SEI的后續(xù)轉(zhuǎn)化必不可少。此外，由于快速的電子傳輸動力學，優(yōu)化后的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(diào)節(jié)各種Fe物種被處理，這反過來促進了SEI的產(chǎn)生，并抑制了不穩(wěn)定組分的產(chǎn)生。

該工作不僅為設(shè)計碳復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(chuàng)新團隊支持計劃等的支持。

全文連接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/ee/d1ee02810c