与锂离子相比，Na/K离子的储存很难实现快速动力学。作为潜在候选材料的H-钛酸盐理论容量较低，限制了全电池的能量密度。

近日，哈工大王振波教授，Fu-Da Yu报道了一种Sn(Ⅱ)/Sn(Ⅳ)梯度掺杂策略，它可以同时在H-钛酸盐中构建具有丰富缺陷的无序界面和具有较大层间距的有序层间结构。

文章要点

1）位于界面处的具有较大离子半径的Sn²⁺可引发表面结构畸变，从而实现具有较窄带隙的有利电子结构。同时，位于层间的Sn⁴⁺对提高结构稳定性和改善层间离子传输通道起到了支柱作用。

2）通过X射线衍射、飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）和随温变化的交流阻抗谱分析，研究发现Sn(Ⅱ)/Sn(Ⅳ)梯度掺杂可以有效地提高结构稳定性，降低电荷转移势垒，增强离子扩散动力学。

3）实验结果显示，锂离子和钠离子存储分别提高2.4倍和1.5倍，K离子存储容量高达223 mAh g^-1，循环稳定性超过1800次。当用作混合电容器的无添加剂负极时，在Li/Na-离子体系中获得了令人印象深刻的能量密度，同时在Na/K-离子体系中获得了优异的循环稳定性。这些结果表明，Sn(Ⅱ)/Sn(Ⅳ)梯度掺杂策略在快速持久的碱离子存储方面具有显著的优势。

参考文献

Lan-Fang Que, Fu-Da Yu, Yang Xia, Liang Deng, Yun-Shan Jiang, Yi Han and Zhen-Bo Wang, Achieving Fast and Durable Alkali-Ion Storage by Designing Gradient Interface with Low Charge Transfer Barrier, Nano Energy, (2021)

DOI：10.1016/j.nanoen.2021.106022

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106022