钠离子电池(SIBs)因其丰富的钠资源和类似于锂离子储能的电化学机理，被认为是最有前途的储能系统之一。然而，钠离子半径远远大于锂离子半径（1.02 Å vs 0.76 Å），导致钠离子电池的反应动力学迟缓和循环稳定性差。因此，开发反应动力学快且结构稳定性强的负极材料成为研究的热点。

鉴于此，武汉工程大学商超群特聘教授联合华南师范大学王新研究员团队，提出一种“嫁接式”NiSe/Cu_2-xSe异质结自支撑电极。在这种微观结构中，一方面，氮掺杂碳纳米纤维(NCNFs)作为具有内置电场“NiSe/Cu_2-xSe”异质结的主干，其中NiSe提高了Na⁺的吸附，Cu2-xSe增强了Na⁺的扩散。另一方面，碳纳米纤维具有高的导电性，并且可有效抑制在嵌钠/脱钠过程中的结构坍塌。鉴于以上独特的结构优势，“嫁接法”构筑NiSe/Cu2-xSe异质结自支撑电极表现出优异的钠存储性能。相关内容以““Grafting” NiSe onto Cu2-xSe with twinborn structure embedded in carbon-based nanofibers to weave freestanding sodium-ion storage electrode”为题发表在《Journal of Colloid And Interface Science》期刊上。

图1 NiSe/Cu2-xSe@C@NCNFs的形貌结构。

创新点：

（1）NiCu-MOF生成的“NiSe/Cu_2-xSe”异质结构可以增强Na⁺吸附，降低Na⁺扩散屏障，从而确保快速的反应动力学。

（2）NiSe/Cu2-xSe@C@NCNFs双碳保护层不仅提供了高导电性，而且抑制了体积变化，进一步保证了充放电过程中的结构完整性。

（3）基于碳纳米纤维基体的自支撑电极由于在制备电极过程中不需添加导电剂、粘结剂以及涂抹在金属集流剂上，因此大大提高了整个电极中活性物质的含量，从而有助于实现高能量密度。

图2 NiSe/Cu_2-xSe@C@NCNFs的电化学性能图。

NiSe/Cu_2-xSe@C@NCNFs电极在储钠性能的测试中，由于以上优势，表现出了优异的循环性能和倍率性能。并且通过ex-situ XRD表征和同步辐射技术测试了首次充放电前后物相和配位键的变化。因此，在本研究中提出的“嫁接法”构筑NiSe/Cu_2-xSe异质结自支撑电极材料，独特的电极结构优势为钠离子负极材料的研究提出了新思路。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021979723009530