【镁电】ACS Nano：高容量和高功率可充电镁电池正极

可充电镁电池（RMBs）是一种低成本、高可靠性的大规模储能技术。然而，开发高性能的阴极材料仍然是最突出的障碍，因为镁储存活性位点不足和不利的镁阳离子传输路径，以及正极材料和二价镁阳离子之间的强相互作用。

近日， 中南民族大学Ting Li，武汉大学Fei Xu 制备了(NH ₄ ) ₂ MoS ₄ 作为RMBs的正极材料，在50 mA g ⁻¹ 下的容量为333 mAh g ⁻¹ ，在5.0 A g ⁻¹ 下的倍率性能为129 mAh g ⁻¹ 。

文章要点

1 ） 机理研究表明，NH ₄ ⁺ 在首次放电过程中被吸附并形成无定形的MoS ₄ 纳米粒子，为有效存储镁离子提供了大量的活性中心。共价态的Mo-S键离域了负电荷，减弱了与二价镁离子的相互作用。

2 ） 类共价的Mo-S键也促进了Mo和S的同时氧化还原，导致了高的比容量。在充电态，Mo和S主要处于Mo ⁴⁺ 和S ₂ ²⁻ 态，而在放电态，S ²⁻ 和S ₂ ²⁻ 共存，且Mo处于低于Mo ⁴⁺ 的价态。原位生成的MoS ₄ 纳米微粒有利于相间电荷转移，NH ₄ ⁺ 提取后留下的空位是有效的Mg ²⁺ 传输途径。化学合成的非晶态MoS _3.9 的容量仅为42 mAh g ⁻¹ ，这与由(NH ₄ ) ₂ MoS ₄ 原位生成的MoS ₄ 形成了鲜明的对比，说明了NH ₄ ⁺ 的提取对其结构和形貌的影响。

3 ） K ₂ MoS ₄ 和Na ₂ MoS ₄ 的电化学性能测试表明，K ⁺ 或Na ⁺ 取代NH ₄ ⁺ 后，其可逆容量和倍率性能下降。机理研究表明，仍有相当数量的K ⁺ 和Na ⁺ 残留，占据了部分镁存储活性中心，阻碍了镁离子的运输途径，从而影响了容量和倍率性能。

这项研究表明，指出利用类共价键合的电化学活性主体与原位生成的无定形微小纳米颗粒通过电化学提取NH ₄ ⁺ 来制备高性能的人民币正极材料将是一种很有前途的方法。

参考文献

Dong Chen, et al, A Molybdenum Polysulfide In-Situ Generated from Ammonium Tetrathiomolybdate for High-Capacity and High-Power Rechargeable Magnesium Battery Cathodes, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c06915

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c06915