由于理论比容量高，石墨烯/金属氧化物（G/MO）复合材料作为钠离子电池（SIB）负极引起了广泛关注。大多数金属氧化物基于转化和合金化机理，在第一次循环后变为Na₂O，然而，G / Na₂O（G/N）对随后的脱嵌钠过程的影响从未明确阐明过。

北京航空航天大学Qianfan Zhang和西安理工大学Jian Qin团队从理论模拟和实验表征两个方面对G / N界面进行系统研究。通过第一性原理模拟，发现G/MO材料中的缓慢动力学主要是由Na₂O体内的高扩散势垒（0.51 eV）引起的，而G / N界面通过独特的双重间隙机制显示出更快的传输动力学（0.25 eV）。此外，通过电子结构分析也阐明了Na离子在G/N界面处的赝电容存储机制行为。研究者通过制造G / SnO2 / G中空结构作为钠负极进一步验证了这一理论设计，实验表明，G / N的高界面比结构大大提高了倍率性能，并赋予G/MO材料界面储存，此外也有利于SnO2和Sn循环过程中的部分可逆反应。最后，探索了G / N界面的（N,O,S）掺杂效应，进一步优化了界面结构。

Tianshuai Wang, Jiale Qu, Dominik Legut, Jian Qin, Xifei Li, Qianfan Zhang, Unique Double-Interstitialcy Mechanism and Interfacial Storage Mechanism in the Graphene/Metal Oxide as the Anode for Sodium-Ion Batteries. Nano Letters, 2019.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b00544

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.nanolett.9b00544