已知过渡金属碳化物（TMC）可提供超出理论极限的额外容量，已被提议用作下一代锂离子电池（LIB）的新兴大容量负极。然而，由于TMC在循环中对Li的电化学惰性，因此尚未清楚地揭示TMC中额外的锂存储的潜在机理。电子科技大学何伟东等人采用原位拉曼光谱和X射线光电子能谱，证实了Fe₃C负极的容量增加源自固体电解质中间相（SEI）和表面碳质材料的物理化学演化。

本文要点：

1）分析得出其机理包括以下三种：

（i）Fe₃C催化酯和醚之间的可逆转化，从而在SEI中存储额外的锂离子；

（ii）嵌入SEI中的Fe和无机成分形成Fe + 3LiF⇌FeF₃ + 3Li⁺ + 3e^-的可逆表面转化反应，以增加容量；

（iii）表面碳通过电容效应和Li+嵌入/脱嵌过程传递容量。

2）借助SEI和碳中额外的锂离子存储，C@Fe₃C/Fe负极在1 A g^-1下循环700次后可提供808 mAh g^-1的高可逆容量。该研究为下一代LIB高容量TMC负极的有效开发提供了基础。

Dongjiang Chen, et al. Origin of extra capacity in the solid electrolyte interphase near high-capacity iron carbide anode for Li ion batteries, Energy Environ. Sci., 2020

DOI: 10.1039/C9EE04062E

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ee/c9ee04062e#!divAbstract