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Dynamic Self‐Optimizing Interfaces via Cu Corrosion and Anion‐Vacancy Synergy in SnSSe @ Recycled Graphite Anodes for High‐Performance Sodium‐Ion Batteries

材料科学 离子 阳极 电化学 腐蚀 石墨 硫化物 化学工程 集电器 钠离子电池 分子动力学 分解 硒化物 体积膨胀 无机化学 密度泛函理论 扩散 硫化铜 电化学动力学 兴奋剂 纳米技术 碳纤维 电流密度 工作(物理) 电解质 化学物理 电极
作者
Long Chen,Haoyun Dou,Xuanpan Xu,Lingxia Zheng,Qiang Huo,Hong‐En Wang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (19) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/adfm.202517033
摘要

Abstract Tin sulfide (SnS 2 ) anodes for sodium‐ion batteries (SIBs) exhibit high theoretical capacity (1136 mAh g −1 ) but face sluggish kinetics and structural instability due to volume expansion and poor conductivity. This work proposes a dual‐defect strategy combining anion vacancies and dynamic interfacial optimization. Selenium (Se)‐doped, anion vacancy‐rich tin sulfoselenide (SnSSe) nanosheets anchored on recycled graphite (RG) are synthesized (SnSSe@RG). Electrochemical tests and density functional theory calculations jointly demonstrate that Se doping enhances sodium ion (Na + ) diffusion kinetics. Crucially, a copper (Cu)‐driven interfacial evolution mechanism is further uncovered: sodium polysulfides/selenides formed during the charge/discharge react with the Cu current collector, triggering in situ copper sulfide (Cu 2 S)/copper selenide (Cu 2 Se) formation. Ab initio molecular dynamics simulations reveal spontaneous decomposition of Na 2 S 6 /Na 2 Se 6 at the Cu interface, forming new Cu─S/Cu─Se bonds. These self‐optimized interfaces synergize with anion vacancies to mitigate the volume expansion and accelerate charge transport. Consequently, SnSSe@RG anode delivers high cycling stability (540 mAh g −1 after 300 cycles at 1 A g −1 ) and rate capability (440 mAh g −1 at 5 A g −1 ). Paired with an Na 3 V 2 (PO 4 ) 3 @C cathode, the resultant sodium‐ion full cell retains 125.5 mAh g −1 after 500 cycles at 0.2 A g −1 , demonstrating high viability. This work provides profound mechanistic insights into defect‐coupled current collector engineering and establishes a paradigm for designing self‐adaptive electrodes in high‐performance SIBs.
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