中南大学材料学院梁叔全

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钠离子电池因其资源丰富、成本低廉、安全性高等优点得到广泛的研究和开发。转化型和合金型硫族化合物具有较好的氧化还原可逆性和较高的理论比容量，是极具潜力的钠离子电池负极材料之一。但由于其在充放电过程中剧烈的体积膨胀和缓慢的离子扩散动力学，从而导致不可逆的电极破坏和性能衰退。为了克服这些问题，最大限度地发挥硫族化合物的储能优势，构筑多相结构被认为是一种非常有效和可控的方法。
        与单相材料不同，多相材料的相界面处存在内置电场和晶格失配，这种电场可以促进离子和电子的输运，促进快速反应动力学，晶格失配导致在相界面处形成大量的不饱和悬空键，其较高的热力学不稳定性能促进离子的吸附，从而提高比容量及赝电容效应。此外，通过各种多相构建，还可以实现副反应的抑制、导电网络的连接等多种功能。

       鉴于多相硫族化合物负极材料的重要性以及相关领域的分析和展望，中南大学梁叔全教授、方国赵教授和湖南工程学院秦牡兰博士（通讯作者）等对多相硫族化合物的协同效应进行了总结，主要集中在电子结构和晶体结构的调节方面。首先总结了硫族化合物作为钠离子电池负极材料的特点、面临的问题和优化策略。然后针对上述问题，总结分析了不同类型多相结构（包括均相复合、分级复相和表面包覆）的协同效应，并阐述了性能提升的机理。最后，针对该领域的不足，提出了进一步发展方向和建议，为新型硫族负极材料的开发提供科学的指导。论文第一作者为刘哲轩博士。
       随着SIBs的逐步成熟，它将在未来的储能领域发挥不可替代的作用。为了促进高性能硫族化合物负极材料的开发和应用，多相结构引起的协同效应应引起重视。一方面，金属和硫族元素的不同种类和比例的组合，会产生不同的电子结构及协同效应，进而实现电子导电率和离子扩散系数的调控。另一方面，从晶格结构来看，相畴尺寸、核壳包覆层等宏观形貌特征主要集中在提高电化学稳定性上，包括缓冲体积的改变和副反应的抑制。相界面处晶格失配等微观特征主要用于提供内建电场和不饱和键，激发电化学活性。
      然而，由于缺乏系统的研究，包括元素之间的相互作用、相界面处的离子行为、相变过程中界面键的变化等，导致目前复相材料的设计具有一定的随机性。因此有必要从以下几个角度来探讨这种协同效应的构效关系，以实现未来进一步发展的科学指导和理性设计：1)探索和发展新型多相材料和反应机理；2) 深入了解阳离子、阴离子种类和比例与材料性能之间的相互作用及其机理；3) 通过机器学习探索复相-协同效应-性能之间的关系。

       Perspective on the synergistic effect of chalcogenide multiphases in sodium-ion batteries
       Zhexuan Liu, Mulan Qin, Shan Guo, Canpeng Li, Qiong Su, Xinxin Cao, Guozhao Fang and Shuquan Liang
       Mater. Chem. Front., 2021,5, 1694-1715
       https://doi.org/10.1039/D0QM01012J