研究背景：

构建异质结构被认为是解决钠离子电池负极材料电子动力学和离子动力学缓慢的有效策略。然而，实现异质结构的定向生长和均匀分布仍然是一个巨大的挑战。

文献导读：

鉴于此，山东理工大学周晋教授等人探索了在N掺杂碳纳米纤维中构建CoSe₂/NiSe₂异质结构，展示了其在钠离子电池中超长寿命的潜力。相关研究成果以“Bimetallic selenide heterostructure with directional built-in electric-field confined in N-doped carbon nanofibers for superior sodium storage with ultralong lifespan”为题目，发表于期刊《Journal of Energy Chemistry》上。

本文要点:

1、该研究利用Co/Ni-ZIF模板制备了限制在N掺杂碳纳米纤维中的新型CoSe₂/NiSe₂异质结构(CoSe₂/NiSe₂@NC)，其中CoSe₂/NiSe₂异质结构实现了均匀分布。

2、受益于独特的异质结构和氮掺杂碳纳米纤维，CoSe₂/NiSe₂@NC 具有卓越的倍率性能和持久的循环寿命，在 2 A g^-1下循环 5000 次后可逆容量为 5 mA h g^-1。

3、该研究强调了精确控制异质结构对SIB先进负极电化学性能的潜在影响。

异质结构中的定向内建电场是如何促进优异的钠储存的?

异质结构中的定向内嵌电场通过促进Na+扩散和提高电子导电性来加速电化学反应动力学。这一特性促进了在循环过程中更有效地嵌入/脱出Na+，从而获得卓越的钠存储性能。

N掺杂碳纳米纤维中CoSe₂/NiSe₂异质结构的调控生长和均匀分布解决了哪些挑战?

N掺杂碳纳米纤维中CoSe₂/NiSe₂异质结构的调控生长和均匀分布解决了诸如实现定向生长，确保微观水平上的均匀分布以及为快速Na+和电子转移提供连续途径等挑战。这种方法提高了负极材料的电化学性能，从而提高了钠离子电池的倍率能力和超长寿命。

图1 (a)制备CoSe₂/NiSe₂@N-C的原理合成图。(b, c) SEM图像，(d) TEM图像，(e, f) HRTEM图像，(g) SAED模式，(h-m) CoSe2/NiSe2@N-C中c (i)， N (j)， Co (k)， Ni (l)， Se (m)的TEM元素映射图像。

图2 (a) XRD谱图，(b) CoSe₂/NiSe₂@N-C, CoSe₂@N-C, NiSe₂@N-C的拉曼光谱。(c) TGA曲线，(d) CoSe₂/NiSe₂@N-C的BET检验。(e) n1s， (f) c1s，(g)CoSe₂/NiSe₂@N-C的Co 2p， (h) Ni 2p， (i) Se 3d与(g和h) CoSe₂@N-C和NiSe₂@N-C的比较。

图3 (a) CoSe₂/NiSe₂@N-C初始3条CV曲线。(b) CoSe₂/NiSe₂@N-C、CoSe2@N-C和NiSe₂@N-C的速率能力。(c)CoSe₂/NiSe2@N-C不同速率下的放电/充电曲线。(d) CoSe₂/NiSe₂@N-C、CoSe₂@N-C和NiSe₂@N-C在0.2 A g^-1下的循环性能。(e) CoSe₂/NiSe₂@N-C在2 A g^-1下的长期循环性能。(f)与CoSe₂和NiSe₂电极的性能比较。(g) Na_0.55Mn_0.9-Fe_0.1O₂//CoSe₂/NiSe₂@N-C全电池的倍率能力和循环性能，(h)能量密度和功率密度。 

图4 (a)不同扫描速率下的CV曲线，(b)峰值电流与扫描速率的关系，(c) CoSe₂/NiSe₂@N-C电容控制在0.2 mV s^-1时的贡献率。(d) CoSe₂/NiSe₂@N-C、CoSe₂@N-C和NiSe₂@N-C在不同扫描速率下的赝电容贡献率。(e) CoSe₂/NiSe₂@N-C、CoSe₂@N-C和NiSe₂@N-C的EIS分析。(f) CoSe₂/NiSe₂@N-C变温度的EIS分析。(g) ln(T/Rct)作为EIS反演温度的函数。(h) CoSe₂/NiSe₂@N-C、CoSe₂@N-C、NiSe₂@N-C的Na+扩散系数。

图5 (a)原位XRD图，(b) CoSe₂/NiSe₂@N-C在0.2 A g^-1下第二次放电/充电循环时的叠加等值线图。(c)原位Nyquist图，(d)预选电压，(e)CoSe₂/NiSe₂@N-C在不同电压下的Rct值。(f) CoSe₂/NiSe₂@N-C的钠储存机理示意图。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jechem.2023.12.039