鈉||硫電池為電網(wǎng)規(guī)模的能量存儲(chǔ)帶來(lái)了巨大的希望,但其性能受到硫物種的穿梭和緩慢氧化還原的阻礙。
在此,天津大學(xué)Jia Ding報(bào)道了一種用于鈉||硫電池的用配位不飽和鐵單原子(FeNx)修飾的硫主體的戰(zhàn)略設(shè)計(jì)。
文章要點(diǎn)
1)通過(guò)理論計(jì)算,提出了同時(shí)與FeNx位不飽和度相關(guān)的幾何描述子γ(lNa-S/lFe-N)和電子描述子φ (eg /t2g)。γ與多硫化鈉的吸附強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān),φ與Na2S的分解能力呈正相關(guān)。具有最小γ值和最大φ值的Fe-N1位點(diǎn)被確定為優(yōu)化多硫化物行為的最佳功能物種。
2)鈉||硫電池采用Fe-N1/S正極,提高了硫利用率(167.5 mA g-1時(shí)為81.4%)、持續(xù)的倍率性能(1675 mA g-1時(shí)為1003.0 mAh g-1)和穩(wěn)定的循環(huán)(3350mA g-1下450次循環(huán)后的保留率為83.5%)。此外,F(xiàn)e-N1/S正電極使鈉| |硫軟包電池在0.1 A g-1下的硫利用率達(dá)到77.4%(1296.9 mAh g-1)。
研究工作為設(shè)計(jì)高活性、快速氧化還原硫正極提供了策略,并驗(yàn)證了鈉| |硫電池的實(shí)際潛力。
參考文獻(xiàn)
Song, W., Wen, Z., Wang, X. et al. Unsaturation degree of Fe single atom site manipulates polysulfide behavior in sodium-sulfur batteries. Nat Commun 16, 2795 (2025).
DOI:10.1038/s41467-025-58114-9
https://doi.org/10.1038/s41467-025-58114-9