室温钠-硫（RT Na–S）电池是下一代储能技术的有力候选者，这得益于硫的高理论容量（1675 mAh g-1）、钠的丰富资源以及低成本[1]，[2]，[3]，[4]。然而，其实际应用受到阴极-电解质界面处关键问题的阻碍[5]，[6]，[7]，[8]。在传统的醚基电解质中，高溶解度的多硫化物会导致严重的穿梭效应，从而加速容量衰减并降低库仑效率。相比之下，还原性不稳定的碳酸盐基电解质在初始放电过程中与多硫化物发生亲核反应，促进了阴极-电解质界面层（CEI）的原位形成[9]，[10]。原则上，CEI可以抑制长链多硫化物的生成，使反应路径朝固态-固态转化方向发展，从而最小化活性材料的损失[11]。
形成具有最佳组成和空间特性的稳定CEI对于实现RT Na–S电池的可逆固相转化和确保其长循环性能至关重要。电解质工程是一种优化CEI组成的有效策略[6]，[9]。溶剂或添加剂分子可以在初始放电的高电压阶段与放电中间体发生亲核反应，生成无机化合物。随后，在低电压阶段通过还原分解产生有机成分，最终形成稳定的有机-无机复合CEI层[10]，[12]。电解质盐的阴离子可以通过与溶剂分子的协同作用增强亲核反应活性，优化界面反应路径和产物组成，从而显著提高CEI的形成效率[13]。此外，提高电解质浓度或局部高浓度电解质可以精确调节工作离子的溶剂化结构，增加CEI中的无机物种含量并抑制钠多硫化物（NaPSs）的穿梭[9]，[14]。尽管在CEI组成研究方面取得了显著进展，但不同物种的空间排列受到的关注较少。研究表明，过量的无机成分和较大的晶粒尺寸会阻碍离子传输动力学[15]，[16]，[17]。因此，阐明调控界面反应路径、膜形成动力学以及CEI最终结构的机制至关重要，这些机制受到电极材料表面特性的影响。
电极微观结构是所有电解质组分初始相互作用的物理界面，其表面化学直接影响固体基底与电解质之间的界面亲和力，从而显著影响界面反应过程[18]，[19]，[20]，[21]。对于碳基阴极材料，表面化学主要由表面功能团的种类和分布决定，这会在不同类型的电解质中引发截然不同的界面机制。虽然针对醚基系统的研究表明，碳基底表面的极性功能团可以通过化学吸附固定多硫化物，但这些功能团对碳酸盐电解质系统中CEI的原位化学形成机制的影响仍不明确[22]，[23]。目前尚未建立定义碳基底表面化学特性与生成的CEI纳米结构之间关系的系统理论框架，以及这种耦合机制对最终电化学性能的影响，这标志着一个重要的知识空白，因为全面理解这一机制对于开发下一代阴极材料至关重要。
迄今为止，很少有研究表明阴极的表面化学能够影响CEI的化学性质和结构。含有氧功能团的多孔碳材料可以作为调节这一关系的直接工具，而碳酸盐基电解质则作为一种可靠的“界面反应物”，能够有效探究这一关系。因此，我们使用酶解木质素（EHL）合成了富氧多孔碳（LDPC-O）及其脱氧对应物（LDPC-H）。结构表征显示，负载硫的LDPC-O阴极（LDPC-O/S）中的无机物种小且均匀分布，而负载硫的LDPC-H阴极（LDPC-H/S）中的无机物种则呈块状且分布不均。此外，通过密度泛函理论（DFT）计算系统地阐明了不同界面性质对CEI形成机制的影响。结果证实，富含氧功能团的阴极表面形成了具有丰富成核点的亲和限制界面，从而有效抑制了CEI中无机相的过度局部生长。因此，它促进了结构稳定的有机-无机复合CEI的形成，提高了离子传输效率。这些发现建立了RT Na–S电池中电极界面微观结构与表面性质之间的关联，提供了一种从电极角度优化难以捉摸的界面层的替代策略，而不仅仅是关注电解质工程。
