Angew. Chem. ：精简硫的反应过程取得高性能室温钠硫电池

硫单质和硫化钠的低导电性使得其在室温条件下通常展现出很低的反应活性。因此，要取得高容量的室温钠硫电池，提高硫和硫的充放电产物的反应活性至关重要。但是，活性高往往不等于稳定性高。例如，电池充放电过程中产生的多硫化物通常被认为在现有电解液体系中是不稳定的。因此，如何在提高硫以及其充放电产物活性同时，增强电池的稳定性是一个很关键的挑战。

近日，为了克服上述问题，澳大利亚伍伦贡大学的王云晓博士，联合悉尼科技大学的汪国秀教授，赖伟鸿博士，以及温州大学的侴术雷教授，设计了一种“电子蓄水池”的概念来同时改善硫正极材料的活性和稳定性。“电子蓄水池”通过供给和接收电子的方式来加速硫到硫化钠的可逆转换来提升可逆容量。另外，通过给硫供给额外电子，硫可以在放电过程中快速转化成短链多硫化钠，形成硫的精简反应过程。这种反应可以有效地减少不稳定的多硫化物的形成，避免了长链多硫化物与电解液发生副反应。通过“电子蓄水池”和单原子的协同吸附作用，本文又进一步提升了电池的稳定性，从而达到一种高活性且稳定的钠硫电池体系。

本文中，镶嵌在二维多孔碳的硫化钴（CoS₂）颗粒主要被设计用来当“电子蓄水池”。实验数据表明，通过钴的多价态之间的可逆转换，硫化钴颗粒可以在放电过程中供给电子给活性材料硫以加快硫的还原过程，并且在充电的部分过程中接收电子来加速氧化过程。本文中的循环伏安曲线，非原位的X射线吸收光谱（XAS）结果均能合理证明此现象。另外，碳上Co单原子(Co₁)也可以对形成的多硫化物进行吸附，从而辅助硫化钴（CoS₂）颗粒取得较稳定的电池循环性能。

最终，本文所展现的策略可以使电池在5Ag^-1的条件下，依然可以取得较高的较高的容量（443 mAh g^-1）以及5000圈的稳定循环。

论文信息：

Streamline sulfur redox reactions to achieve efficient room-temperature sodium-sulfur batteries

Guoxiu Wang,Yaojie Lei,Can Wu,Xinxin Lu,Weibo Hua,Shaobo Li,Yaru Liang,Hanwen Liu,weihong lai,Qinfeng Gu,Xiaolan Cai,Nana Wang,Yunxiao Wang,Shulei Chou,Hua-Kun Liu,Shi-Xue Dou

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202200384