近日，我室彭栋梁、魏湫龙团队在高倍率二氧化钛负极的表面储钠反应深度调控的研究工作中取得重要进展，相关成果以“Unlocking Surface Sodiation Threshold of Titanium Dioxide via Coupled Electrochemical-Thermal Activation”为题发表在Angewandte Chemie International Edition上（DOI: 10.1002/anie.4368463）。

面对大规模电化学储能的迫切需求，钠离子电池凭借成本低廉和安全性高等显著优势展现出广阔的应用前景。其中，锐钛矿相二氧化钛（TiO₂(A)）负极因资源丰富、安全性优异以及高倍率性能突出，在高功率钠离子电池领域具备巨大的发展潜力。具有较大晶粒尺寸的TiO₂(A)在首次钠化时在浅表面上会发生电化学诱导的晶相向无定形相的相变，从而形成了晶相/无定形相的相边界（a'|c相边界）并展现出与表面依赖的储钠容量。然而，导致TiO₂(A)仅具有较薄活性层的深层原因目前仍未被揭示，成为制约其进一步应用的关键科学问题。

针对这一问题，彭栋梁、魏湫龙团队与天津理工大学韩久慧团队合作，揭示了在首次钠化过程中缓慢移动的a'|c相边界决定了TiO₂(A)的表面活性层的厚度，并提出了一种电化学与热场耦合的激活策略去提高表面储钠阈值。通过延长钠化持续时间并提高钠化温度，促进钠离子在界面和体相的扩散而持续推进a'|c相边界的移动，将TiO₂(A)-35 nm的比容量从116 mAh g⁻¹提高至190 mAh g⁻¹，使表面储钠深度由~3 nm提高到~7 nm。这项工作为增强电化学诱导的不可逆相变去提升电荷存储性能提供了新思路。

该工作在我室彭栋梁教授、魏湫龙副教授和天津理工大学韩久慧教授的共同指导下完成。博士研究生唐达夫为第一作者。该研究得到了国家重点研发计划（2024YFA1211800）、国家自然科学基金（22479123、525B2014、52431009、22179113）、福建省自然科学基金（2024J01213135）的资助，以及表界面化学全国重点实验室的支持。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.4368463