钠离子电池(SIB)和钾离子电池(PIB)由于其丰富的钠/钾资源和可能的低成本，近年来受到了极大的关注。然而，其充放电循环过程中反应动力学缓慢，电极材料体积变化大等限制了SIB和PIB的实际应用。因此寻找合适的电极材料显得尤为重要。研究表明过渡金属硫化物由于其低成本、高理论容量和良好的氧化还原可逆性，引起了广泛的关注。然而，金属硫化物在循环过程中会造成严重的体积变化，造成了电极的团聚和破裂，导致了电池的循环稳定性较差。此外，较差的导电性严重影响了电池的倍率性能。为了解决这些问题，将金属硫化物与碳纳米材料集成到合理设计的微结构中已成为一种有效的策略。研究表明蛋黄壳(Y-S)结构为体积波动提供了内部空隙，外部保护壳防止了团聚，对提高负极的结构稳定性和电化学性能特别有效。

有鉴于此，中科院福建物构所官轮辉报道了通过合理构建导电的单壁碳纳米管桥接结构（连接卵黄和壳，以实现更好的电子/离子传输），研制出了一种具有高倍率性能的Y-S复合材料。

文章要点：

1）Fe_1-xS/SWNT@C复合材料不仅继承了Y-S结构具有内部空隙和保护碳壳的优点，而且具有快速的电子/离子传输和良好的通过单壁碳纳米管通道的伪电容行为。

2）作为SIB的负极，其超长循环寿命可达8700次，并且具有优异的倍率性能（在20 A g^-1时为317 mA h g-1），性能优于已报道的Y-S结构负极。

3）在储钾方面，0.1 A g-1循环50次后的可逆容量为472 mA h g-1，10 A g^-1时的倍率性能为236 mA h g^-1。

4）动力学分析和密度泛函理论计算进一步表明，Fe_1-xS/SWNT异质界面能有效提高K⁺存储的可逆性，降低K⁺扩散能垒，具有优异的伪电容行为和优异的倍率性能，离子传输速度快。

Yi Zhao, et al, Enhancing the Charge Transportation Ability of Yolk-Shell Structure for High-Rate Sodium and Potassium Storage, ACS Nano, 2020

DOI：10.1021/acsnano.9b10045

https://doi.org/10.1021/acsnano.9b10045