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界面摻雜工程被認為是改善鈉離子電池（SIBs）中二維異質結構反應動力學的一種有前景的策略。人們對原始異質結構在放電過程中的反應動力學的增強機制給予了很大的關注，但對放電產物在充電過程中的反應動力學優化則關注較少。因此，迫切需要對二維異質結構的界面摻雜工程進行系統的了解和設計指導，以實現良好的雙向反應動力學。

圖1 材料設計及理論計算

天津大學趙乃勤、陳彪等在理論計算結果的指導下，設計了一個由Co-摻雜MoS₂（Co-MoS₂）和氮摻雜石墨烯（NG）組成的新界面，以改善MoS₂/G在放電和充電過程中的反應動力學。

研究顯示，所設計的界面摻雜工程顯著改善了Na⁺的吸附能力、MoS₂的導電性以及放電過程中界面的電傳遞。此外，它對Mo和Na₂S納米團簇的吸附、Na₂S的分解以及充電過程中的導電性都非常有益。

圖2 電化學性能研究

上述優勢均有助于在放電和充電過程實現良好的定向反應動力學，這使得Co-MoS₂/NG復合材料成為一種有前景的負極材料，可用于SIBs中。作為范例，作者通過使用簡單的鹽模板方法，制備了錨定在三維氮摻雜碳（Co-MoS₂/3DNC）復合材料上的摻鈷的MoS₂。正如預期的那樣，優化后的Co-MoS₂/3DNC實現了良好的雙向反應動力學。

此外，其倍率能力和循環穩定性也優于大多數傳統的MoS₂復合材料，在1 A g^-1的電流密度下可循環1500次。這項工作為設計高可逆和持久的轉換型復合負極的界面摻雜工程提供了新的見解。

圖3 不同界面上的轉化反應示意

Engineering the interfacial doping of 2D heterostructures with good bidirectional reaction kinetics for durably reversible sodium-ion batteries. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102830

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趙乃勤/陳彪EnSM：具有良好雙向反應動力學的高可逆鈉離子電池

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