通过调节离子 / 电荷转移效率，稳定电极材料的电极结构来优化电化学动力学，对于实现钠离子存储的快速充电和长循环性能至关重要。本文中合成了具有空间限制和硫空位缺陷的二硫化钒 / 三硫化二铋（VS₂/Bi₂S₃）弹簧型异质界面空心微球，并将其用作钠离子混合电容器（SIHCs）的快速充电负极。实验研究结合密度泛函理论计算证实，VS₂ 和 Bi₂S₃ 之间的强耦合作用诱导形成稳定的内建电场，极大地提升了电荷和钠离子的转移效率。异质界面处的硫空位缺陷产生了额外的钠离子赝电容存储，这提高了 VS₂/Bi₂S₃ 电极的可逆容量以及高倍率快速充电性能。有限元分析和原位膨胀测试证实，由层状晶体形态的 VS₂ 和锯齿层状形态的 Bi₂S₃ 堆叠形成的弹簧型异质结构空心微球，减轻了钠离子嵌入 / 脱出过程中的晶格膨胀与收缩，能够适应机械应力，并维持异质结界面的完整性。当将其应用于纽扣式钠离子混合电容器时，可实现 135 Wh / Kg的高能量密度以及 22 kW / Kg的高功率密度，且拥有长达 50000 次循环的超长寿命；所组装的 1 Ah软包钠离子混合电容器在 10C 倍率下可实现快速充电，展现出 120 Wh / Kg的高能量密度，且在 1000 次循环后仍能保持 95.5% 的容量保持率。

         该论文第一作者为硕士研究生李恩智，指导老师为王明珊老师。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202405674