青岛大学/中科大AM：常温钠-硫电池——催化剂选择和电极设计

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寻找合适的催化剂来加速室温钠 - 硫（ Na-S ）电池的转化反应动力学，是提高其电化学性能、促进其实际应用的关键。

近日， 青岛大学谭业强教授， Hua Yuan ，中科大余彦教授 系统地从表面吸附状态、界面离子迁移和费米能级附近的电子浓度等方面对催化剂与多硫化物的界面相互作用进行了系统的理论计算，以此作为 RT-Na-S 电池催化剂选择的指导原则。

本文要点

要点 1.  作为一种情况，研究人员从具有不同 d 轨道电子的过渡金属氮化物中准确地选择了 MoN 催化剂，并将其作为双功能主体引入到碳纳米纤维（ MoN@CNFs ）中进行实验。

要点2 .  研究发现， MoN@CNFs 能有效锚定多硫化物，加速其转化反应。此外，对于 Na 负极， MoN@CNFs 还可以诱导 Na 的均匀沉积和抑制枝晶的生长，这一点得到了原位表征和有限元模拟结果的验证。

要点3 .  结果表明，所制备的 RT Na-S 电池在 100 次循环后， 0.2 A g ^-1 下的可逆容量达到 990 mAh g ^-1 ， 2 A g ^-1 下的循环寿命超过 1500 次。即使在 5 mg cm ^-2 的高硫负荷下， RTNa-S 电池仍显示出 2.5 mAh cm ^-2 的高面容量。

本文提出的 RT Na-S 电池高效催化剂设计原则可推广到其他类似体系（析氧反应 (OER) 和氧还原反应 (ORR) ），对准确选择最佳催化剂具有重要的指导意义。

Zhen Li, et al, Room-Temperature Sodium-Sulfur Batteries: Rules for Catalyst Selection and Electrode Design, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202204214

https://doi.org/10.1002/adma.202204214

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