离子和电子的传输决定了金属离子电池负极的电化学性能。

近日，延世大学Masoud Nazarian-Samani，Kwang-Bum Kim发现在确保超稳定的电化学性能方面，电荷转移优于传质。此外，电荷转移决定了固体电解质界面(SEI)膜的质量、成分和形态。

文章要点

1）研究人员制备了FeSi₄P₄-碳纳米管（FSPC）和还原FeSi₄P₄-碳纳米管（R-FSPC）异质结。FSPC含有丰富的Fe³⁺阳离子，孔含量可忽略不计，而R-FSPC主要由Fe²⁺和大量的纳米孔和空位组成。

2）研究发现，FSPC中丰富的Fe³⁺离子显著改善了锂离子电池测试过程中的电荷转移，并导致了SEI薄膜的形成。这防止了有害的LiP和结晶-Li_3.75Si相的形成以及放电/再充电产物的聚集，并保证了去锂过程中FeSi₄P₄纳米晶体的重新形成。

3）实验结果显示，FSPC具有高的初始库仑效率(>90%)、出色的倍率性能(616 mAhg⁻¹，15 A g⁻¹)和超稳定的对称/不对称循环性能（在超高电流密度下>1000次循环）。

这项研究加深了人们对电子传递在高性能电池电极材料结构和电化学性质调节中的作用的理解。

参考文献

Mahboobeh Nazarian-Samani, et al, Fe³⁺-Derived Boosted Charge Transfer in an FeSi₄P₄ Anode for Ultradurable Li-Ion Batteries, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c04170

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c04170