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在全球能源转型加速的背景下，可再生能源的大规模应用亟需高效储能技术的支撑。钠离子电池（SIBs）凭借钠资源丰富、成本低廉和低标准电极电位（-2.71 vs. SHE）等优势，被视为锂离子电池（LIBs

  • 发布于：2025-04-24 06:43:10
  • 来源：24直播网
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在全球能源转型加速的背景下，可再生能源的大规模应用亟需高效储能技术的支撑。钠离子电池（SIBs）凭借钠资源丰富、成本低廉和低标准电极电位（-2.71 vs. SHE）等优势，被视为锂离子电池（LIBs）的理想替代方案。然而，其发展仍面临缺少高性能负极材料的挑战。其中，Na₂Ti₃O₇负极因低嵌钠电位（0.3 V vs. Na/Na⁺）、高比容量、低成本和环境友好等优势，成为极具应用潜力的候选材料之一。然而，该材料仍存在储钠位点有限、离子扩散缓慢、结构稳定性不足等问题，严重制约其实际应用。针对此问题，本研究从异质结构设计角度，提出构建连续异质界面的策略，原位构建了MgTi₃O₇@Na₂Ti₃O₇异质结构。实验与理论计算结果表明，表面MgTi₃O₇具有较低的Na⁺嵌入能，异质界面形成连续的Na⁺扩散通道，并在MgTi₃O₇ → Na₂Ti₃O₇方向上建立内建电场（BIFF），显著加速Na⁺传输。在此协同作用下，MgTi₃O₇@Na₂Ti₃O₇电极表现出优异的倍率性能，在0.1 C下实现219 mAh/g的高比容量，在20 C下仍保持123 mAh/g。本研究提出了一种基于界面工程优化电极材料离子动力学的普适性策略，为高功率储能体系的构筑提供了新的思路。

在全球能源转型加速的背景下，可再生能源的大规模应用亟需高效储能技术的支撑。钠离子电池（SIBs）凭借钠资源丰富、成本低廉和低标准电极电位（-2.71 vs. SHE）等优势，被视为锂离子电池（LIBs）的理想替代方案。然而，其发展仍面临缺少高性能负极材料的挑战。其中，Na₂Ti₃O₇负极因低嵌钠电位（0.3 V vs. Na/Na⁺）、高比容量、低成本和环境友好等优势，成为极具应用潜力的候选材料之一。然而，该材料仍存在储钠位点有限、离子扩散缓慢、结构稳定性不足等问题，严重制约其实际应用。针对此问题，本研究从异质结构设计角度，提出构建连续异质界面的策略，原位构建了MgTi₃O₇@Na₂Ti₃O₇异质结构。实验与理论计算结果表明，表面MgTi₃O₇具有较低的Na⁺嵌入能，异质界面形成连续的Na⁺扩散通道，并在MgTi₃O₇ → Na₂Ti₃O₇方向上建立内建电场（BIFF），显著加速Na⁺传输。在此协同作用下，MgTi₃O₇@Na₂Ti₃O₇电极表现出优异的倍率性能，在0.1 C下实现219 mAh/g的高比容量，在20 C下仍保持123 mAh/g。本研究提出了一种基于界面工程优化电极材料离子动力学的普适性策略，为高功率储能体系的构筑提供了新的思路。

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