近日，北京化工大学科学与工程学院肖莹副教授和陈仕谋教授团队在国际知名期刊Advanced Functional Materials（影响因子：19.924）上发表题为“Structural Stability Boosted in 3D Carbon-Free Iron Selenide through Engineering Heterointerfaces with Se-P Bonds for Appealing Na⁺-Storage”的研究工作，报道了一种无碳高稳定性储钠负极材料。该工作通过构建键合作用增强的异质结构，有效增强了电极材料的抗应变能力，显著提升无碳材料基钠离子电池的快充性能和长循环稳定性。

钠离子电池因具有资源分布广泛、电化学稳定性、安全性高、储能机制与锂电池相似而被视为最具竞争力的替代品，在低速电动汽车、家庭电网、备用电源、5G基站等大规模储能领域受到广泛关注并显示出巨大潜力。然而，较大的Na⁺半径会导致电极材料在反复钠化/脱钠过程中产生巨大的体积变化和缓慢的扩散速率，导致电池循环寿命短和倍率性能差。因此，探索能够实现快速Na⁺扩散动力学和良好结构稳定性的先进电极材料势在必行。

   硒化铁具有天然丰度高、氧化还原可逆性良好和理论容量高的优点，被视为颇具吸引力的储钠负极。然而，制备具有长期稳定性和高倍率能力的无碳硒化铁负极仍然是一个棘手的挑战。本工作通过构建Se-P键增强的异质结构，设计合成了具有3D网络结构的高振实密度硒化铁基电极Fe₇Se₈/Fe₃(PO₄)₂，获得了优异的Na⁺存储性能。系统的实验验证和理论计算表明，所合成材料在电化学反应中不仅具有优异的抗形变能力，而且具有很强的机械稳定性。同时，异质结构的构建加速了Na⁺的扩散动力学，3D框架进一步增强了材料的电子传导率，从而实现了优异的循环稳定性和超高的倍率性能。所设计的3D Fe₇Se₈/Fe₃(PO₄)₂复合材料在30 A g^-1时显示出277.1 mAh cm^-3的稳定比容量，在5 A g^-1下表现出高达1500次循环的优异长期循环稳定性，而没有明显的容量衰减。相关工作所提出的构建策略和研究思路对高稳定性无碳电极材料的设计合成具有重要的指导意义。

该文章第一作者为北京化工大学肖莹副教授，北京化工大学陈仕谋教授为本文共同通讯作者，北京化工大学为第一完成单位。本研究工作得到了国家自然科学基金和中央高校基本科研基金的资助。

文章信息：Ying Xiao*, Yue Miao, Shilin Hu, Fenglian Gong, Qingtao Yu, Luoyuan Zhou, Shimou Chen*. Structural Stability Boosted in 3D Carbon-Free Iron Selenide through Engineering Heterointerfaces with Se-P Bonds for Appealing Na⁺-Storage. 

全文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202210042