高比能低成本的室溫鈉硫電池有望在下一代大規(guī)模儲能系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。然而，室溫鈉硫電池中硫正極緩慢的反應(yīng)動力學(xué)、嚴(yán)重的多硫化物穿梭以及不穩(wěn)定的負(fù)極界面等問題極大地削弱了電池的循環(huán)性能。因此，同時解決室溫鈉硫電池中正負(fù)極串?dāng)_的問題具有重要的科學(xué)意義。 近日，復(fù)旦大學(xué)趙婕教授、清華大學(xué)深圳國際研究生院周光敏教授和三峽大學(xué)賈彬彬教授合作，設(shè)計了一種具有多級次空位缺陷的非晶二維FeSnOx納米片，并將其作為商用聚丙烯隔膜的多功能修飾材料，用于高性能的室溫鈉硫電池的開發(fā)。
非晶FeSnOx納米片修飾的多功能隔膜在室溫鈉硫電池中具有諸多優(yōu)勢，實現(xiàn)了一石三鳥的作用。首先，通過引入錫元素提高了非晶FeSnOx納米片中氧空位缺陷的濃度，揭示了氧空位與多硫化鈉之間的吸附和催化轉(zhuǎn)化機制。其次，非晶FeSnOx納米片表面豐富的介孔規(guī)范了鈉離子的遷移行為，實現(xiàn)了鈉離子在負(fù)極側(cè)的均勻沉積。最后，引入微量晶體MXene與非晶FeSnOx納米片結(jié)合，改善了多功能修飾層與隔膜之間的粘附性，構(gòu)筑了類似于生物體硬組織結(jié)構(gòu)中的晶體/非晶界面，從而提高了隔膜整體的力學(xué)性能并抑制了鈉枝晶的生長。 最終，采用該多功能隔膜組裝的室溫鈉硫電池表現(xiàn)出高的比容量，并實現(xiàn)了優(yōu)異的長循環(huán)性能和倍率性能。該工作通過在非晶材料中構(gòu)筑多級次空位以及非晶/晶體界面，為解決室溫鈉硫電池中正負(fù)極串?dāng)_問題提供了一種全新思路。 論文信息 Amorphous FeSnOx Nanosheets with Hierarchical Vacancies for Room-Temperature Sodium-Sulfur Batteries Wu Sun, Dr. Junyu Hou, Prof. Yunlei Zhou, Tianke Zhu, Qunyao Yuan, Dr. Shaolei Wang, Dr. Farid Manshaii, Changsheng Song, Xingyu Lei, Xiaoyan Wu, Hern Kim, Prof. Yi Yu, Prof. Chuanxiao Xiao, Prof. Hongjun Zhang, Prof. Yun Song, Dalin Sun, Dr. Binbin Jia, Prof. Guangmin Zhou, Jie Zhao 文章的第一作者是復(fù)旦大學(xué)的碩士研究生孫武和博士后侯俊宇。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202404816
