鎂離子電池因金屬鎂負(fù)極具有低成本、非枝晶狀等特點(diǎn)，被認(rèn)為是下一代極具發(fā)展前途的大規(guī)模儲(chǔ)能裝置。然而，二價(jià)Mg2+與結(jié)晶正極材料之間如此強(qiáng)烈的靜電相互作用，將導(dǎo)致容量低、擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)差，嚴(yán)重阻礙了鎂離子電池的進(jìn)一步發(fā)展。
近日，揚(yáng)州大學(xué)龐歡教授，煙臺(tái)大學(xué)Yanli Zhou采用非晶化和富陰離子策略，制備了設(shè)計(jì)良好的MoS3錨定在空心碳納米球（a-MoS3/HCS）上的正極材料。
文章要點(diǎn)
1）非晶態(tài)MoS3提供不受限制的3D擴(kuò)散通道，有效增強(qiáng)Mg2+擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)，而MoS3富陰離子的特性為Mg2+的儲(chǔ)存提供了豐富的活性位點(diǎn)，最終在陰離子氧化還原機(jī)理的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)了高放電容量。此外，空心碳納米球的有效改性緩沖了MoS3的體積變化，提高了電子轉(zhuǎn)移效率。
2）由于上述多種優(yōu)點(diǎn)，a-MoS3/HCS表現(xiàn)出超高的放電容量（50 mA g-1時(shí)489.2 mAh g-1）和高循環(huán)性能（2 A g-1時(shí)300次循環(huán)時(shí)200.1 mAh g-1），明顯優(yōu)于結(jié)晶的1T/2H-MoS2/HCS和2H-MoS2/HCS，并超過(guò)幾乎所有的硫化鉬基正極。此外，高性能aMoS3/HCS基軟包電池能夠驅(qū)動(dòng)各種微型設(shè)備，證實(shí)了潛在的應(yīng)用價(jià)值。
3）相關(guān)動(dòng)力學(xué)分析、DFT理論計(jì)算和可逆電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)一步驗(yàn)證了a-MoS3/HCS優(yōu)異的鎂存儲(chǔ)性能。a-MoS3/HCS的無(wú)定形和富氧化還原策略為探索各種多價(jià)離子電池的高效正極材料提供了創(chuàng)新途徑。
參考文獻(xiàn)
Yan Liu, et al, Amorphous MoS3 Anchored within Hollow Carbon as a Cathode Material for MagnesiumIon Batteries, ACS Nano, 2024
DOI: 10.1021/acsnano.4c12188
https://doi.org/10.1021/acsnano.4c12188
