背景介绍
硫化亚锡具有理论比容量高、层间距大和电压平台低等优点，是一种极具有发展前景的钠离子电池负极材料。然而，较低的导电率和循环过程中巨大的体积变化，导致其容量衰减快。异质结不仅可在分子层面上调控电子结构，改善材料的导电率，加速电化学动力学；还可利用异质结构二次组装的结构稳定性改善复合材料的电化学稳定性。氮化硼（BN）具有高稳定性和高机械强度等性质，构建SnS-Co1-xS/BN异质结构不仅可以缓解电极材料在循环过程中的巨大体积膨胀，还可以增加材料的机械性能，从而改善SnS负极的电化学性能。
文章亮点
1. 利用原位生长策略在BN表面成功构筑了SnS-Co1-xS异质结构；
2. BN的引入提高了SnS和Co1-xS的分散度，提供了丰富的SnS-Co1-xS界面，增强了SnS和Co1-xS之间的相互作用和电荷转移，从而提高了复合材料的导电性；
3.BN可提高材料的电化学稳定性和结构稳定性。
内容介绍
1 实验部分
1.1 主要仪器与试剂
1.2 实验方法
1.2.1 样品的制备
1.2.2 电极的制备、表征和电化学测试方法
电极制备方法：将70 %的活性材料、20 %乙炔黑（导电剂）和10 %聚偏氟乙烯（PVDF，粘合剂）按比例分散在N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）溶剂中，形成均匀的浆体。随后，将该浆体均匀涂覆在铜箔上，并在100 ℃下真空干燥12 h。所得电极切割成直径为1.2 cm的圆片，在充满氩气的手套箱中组装成CR-2032纽扣电池，用于电化学性能测试。电解液为1 mol/L的NaPF6，溶剂为二乙二醇二甲醚（DIGLYME）。
2 结果与讨论
2.1 结构与形貌表征
SnS-Co1-xS/BN的制备工艺如图1a所示。首先，将CTAB加入到商业BN中超声处理，使BN表面带正电荷。随后，K2SnO3中的SnO32-被静电吸附在BN上，CoCl2•6H2O中的Co2+被静电吸附在SnO32-上，化学吸附的SnO32-和Co2+在随后的水热过程中与硫代乙酰胺反应生成SnS和Co1-xS。
图2a中的X射线衍射（XRD）显示了对应于SnS和Co1-xS的特征峰；SnS-Co1-xS/BN-600中位于26.7 °的微弱的衍射峰，归属于BN，说明SnS-Co1-xS/BN复合物的成功制备。
2.2 储钠性能
SnS-Co1-xS和SnS-Co1-xS/BN-600复合材料在0.1 mV/s的初始5个循环伏安曲线（CV）如图3a、3b所示。
图3c、3d的恒流充放电曲线（GCD）显示，SnS-Co1-xS的初始放/充电容量为765.6和631.2 mAh/g,初始库伦效率为82.4 %，而SnS-Co1-xS/BN-600的始放/充电容量为1028.2和858.8 mAh/g,初始库伦效率为83.5 %。
如图4a、4b所示，在扫速为0.1~1 mV/s时，SnS-Co1-xS/BN-600的CV曲线表现出良好的氧化还原特征峰，且峰移最小，表明SnS-Co1-xS/BN-600的极化程度低，电化学动力学较快[22,30-32]。
3 结论
本文利用原位生长策略在BN表面成功构筑了SnS-Co1-xS异质结构。作为钠离子电池负极材料，优化的SnS-Co1-xS/BN-600表现出优异的循环稳定性（0.5 A/g循环200次后，比容量为496.4 mAh/g）和良好的倍率性能（2 A/g的电流密度下，比容量为433.9 mAh/g）。复合材料优异的性能主要归因于，BN的引入提高了SnS和Co1-xS的分散度，有效缩短了离子扩散路径；同时SnS与Co1-xS之间的有效接触，增强了SnS和Co1-xS之间的相互作用和电荷转移，从而提高了复合材料的导电性，并提供了额外的离子吸附位点，加快了电化学动力学。本文的研究结果为高性能钠离子电池负极的构筑提供了借鉴。
通讯作者介绍
王利娟
个人简介
王利娟，女，博士，辽宁石油化工大学教授，硕士研究生导师，辽宁省兴辽英才青年拔尖人才，辽宁省优秀硕士学位论文指导教师，长期从事新能源关键材料与器件研究。主持国家级、省部级项目多项，撰写学术专著1部，授权发明专利10多项，发表SCI论文多篇，高被引文章1篇，热点文章1篇。
主要研究方向
新能源储能材料与器件
近五年代表作
1. Xue Zhang, Haoran Xu, Huanhuan Liu, Wenzhao Ma, Lijuan Wang ⁎,Zhaohui Meng⁎, Fei Wang, Lithium storage of SnP2O7anode coated by N-doped carbon and anchored on P-doped carbon framework, Appl. Surf. Sci., 2024, 158968.
2. Huanhuan Liu, Xue Zhang, Haoran Xu, Wenzhao Ma, Lijuan Wang*, Zhaohui Meng*, Fei Wang, Li2ZnTi3O8 anode: design from material to electrode and devices, Inorg. Chem. Front., 2023, 10, 4943–4980.
3. Zhongxue Zhang, Rui Xun, Ziye Shen, Lijuan Wang*, Song Wang*, Zhaohui Meng*, Synthesis of Nb-doped Li2ZnTi3O8 anode with long cycle life and applications in the LiMn2O4/Li2ZnTi3O8full cell, ACS Sustainable Chem. Eng., 2020, 8, 2763−2771.
4. Song Wang, Yanfeng Bi, Lijuan Wang*, Zhaohui Meng, Baomin Luo, Mo-doped Li2ZnTi3O8@graphene as a high performance anode material for lithium-ion batteries, Electrochim. Acta, 2019, 301, 319-324.
5. Xinxi Li, Lijuan Wang*, Chengfei Li, Baokuan Chen, Qiang Zhao, Rational design of high-rate lithium zinc titanate anode electrode by modifying Cu current collector with graphene and Au nanoparticles, J. Power Sources, 2016, 308: 65-74.
刘贵龙
个人简介
刘贵龙，男，博士，洛阳师范学院副教授，硕士生研究生导师。主持国家自然科学基金、河南省高校科技创新人才支持计划、河南省自然科学基金、河南省科技攻关计划项目、河南省研究性教学项目等项目。以第一/通讯作者身份在Nanoscale Horiz., Chem. Eng. J., Inorg. Chem. Front., J. Colloid Interface Sci., J. Electrochem. Soc.等刊物上发表SCI论文30余篇，授权发明专利4项。
主要研究方向
新型储能材料及催化材料的结构、性能和作用机理研究
近五年代表作
1.S. Lu, N. Sun, L. Gong, C. Xu, R. Guo, Y. Li, S. Wang, J. Liu, Y. Fang and G. Liu, Fuel, 2025, 398, 135522.
2.S. Lu, N. He, C. Xu, N. Sun, Y. Jiang, H. Fu, H. Wang, J. Liu, Y. Fang and G. Liu, J. Environmental Chem. Eng., 2025, 13, 116984.
3. G. Liu, M. Xu, R. Cao, Z. Zhao, W. Yuan, Y. Liu, A. Cao, L. Wang and X. Liu, J. Colloid Interface Sci., 2025, 695, 137801.
4. G.-L. Liu, Z.-H. Zhao, J.-K. Shen, Z.-B. Zhao, N.-T. Wu, D.-L. Guo, W.-W. Yuan, Y. Liu, Y.-H. Su and X.-M. Liu, Rare Metals, 2024, 43, 3032-3043.
5. G. Liu, W. Yuan, Z. Zhao, J. Li, N. Wu, D. Guo, X. Liu, Y. Liu, A. Cao and X. Liu, Chem. Eng. J., 2024, 493, 152576.
6. G.-L. Liu, T. Zhang, X.-J. Li, R.-P. Cao, J.-K. Shen, D.-L. Guo, N.-T. Wu, W.-W. Yuan, A. Cao and X.-M. Liu, Rare Metals, 2023, 42, 3729-3740.
7. G. Liu, T. Zhang, X. Li, J. Li, N. Wu, A. Cao, W. Yuan, K. M. Pan, D. Guo and X. Liu, Inorg. Chem. Front., 2023, 10, 1587-1602.
8. G. Liu, L. Xu, Y. Li, D. Guo, N. Wu, C. Yuan, A. Qin, A. Cao and X. Liu, Chem. Eng. J., 2022, 430, 132689.
9. G. Liu, F. Xiao, T. Zhang, Y. Gu, J. Li, D. Guo, M. Xu, N. Wu, A. Cao and X. Liu, Appl. Surf. Sci., 2022, 597, 153688.
10. G. Liu, H.-H. Wu, Q. Meng, T. Zhang, D. Sun, X. Jin, D. Guo, N. Wu, X. Liu and J.-K. Kim, Nanoscale Horiz., 2020, 5, 150-162.
团队介绍
课题组集中于“电化学材料与器件”领域，聚焦电极材料中的界面电荷转移与存储，解析多相界面的物理与化学，探索储能器件中离子电子传输机制，为制约储能电池发展的瓶颈问题提供研究基础。团队承担国家自然科学基金、河南省高校科技创新人才支持计划、河南省科技攻关计划等项目20余项；在Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.、Adv. Sci.、ACS Catal.、Sci. Bull.、J. Energy Chem.、Nanoscale Horiz.、Chem. Eng. J.、Electrochim. Acta、Inorg. Chem. Front.、J. Colloid Interf. Sci.、J. Power Sources等国内外知名杂志发表论文60余篇。
