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》發表題為“Ultrathin CuF₂-Rich Solid-Electrolyte Interphase Induced by Cation-Tailored Double Electrical Layer toward Durable Sodium Storage”的原創性研究論文，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、價格低等優點成為規模儲能領域最具潛力的電池體系之一，部分具有大規模應用潛力的重要正、負極材料正在走向產業化進程。然而，具有長循環性能的高容量負極仍然是一個很大的挑戰。其中，CuS、NiS、FeS₂等轉化型金屬硫化物因其豐富的無毒元素而備受關注。然而其循環過程中由于顆粒破碎不斷形成厚的固態電解質界面膜(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性難題。陳衛華教授研究團隊通過Cu⁺調控的雙電層在CuS負極表面實現了超薄SEI（3-4 nm）構建，抑制電解液分解提升鈉離子電池的循環穩定性。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，陳衛華教授團隊2021年在鈉離子電池界面調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溶液分解，FeS₂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％）、超長循環穩定性（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計劃聯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