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李秋紅EnSM：親鈉MoS2修飾的碳納米纖維，實(shí)現(xiàn)8000次穩(wěn)定Na沉積

金屬鈉由于其低成本和高容量，是下一代電池最有前景的負(fù)極材料之一。然而，不均勻的鈉成核、隨后的枝晶生長(zhǎng)和巨大的體積變化阻礙了它的進(jìn)一步應(yīng)用。

廈門大學(xué)李秋紅等設(shè)計(jì)了一個(gè)由N摻雜碳納米纖維（NCF）和MoS₂組成的三維框架，作為Na沉積的基底。

圖1. 材料制備及表征

2H-MoS2和N-功能團(tuán)具有很強(qiáng)的親鈉性，有助于吸附Na⁺和降低Na的成核能量。由于2H-MoS₂和吡啶N-官能團(tuán)促成了低成核勢(shì)壘，高負(fù)載的Na可以均勻地沉積在MoS₂/NCF骨架的表面。循環(huán)之后，Na的擴(kuò)散將由1T-MoS₂表面的Na遷移控制，其能量屏障要低得多（-0.291 eV）。

因此，超強(qiáng)親鈉性和最終吸附的協(xié)同使得Na在8 mA cm^-2的條件下剝離/沉積超過3000次，并具有99.6%的庫(kù)侖效率（在2 mA cm^-2的條件下循環(huán)8000次）。

圖2. 鈉沉積剝離性能

此外，對(duì)稱的MoS₂@NCF/Na電池表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和較小的滯后電壓（在6 mA cm^-2和3 mAh cm^-2的條件下，經(jīng)過3000次循環(huán)后為30.0 mV）以及優(yōu)異的倍率性能（在20 mA cm^-2的條件下為120 mV的低過電勢(shì)）。

得益于上述優(yōu)勢(shì)，MoS₂@NCF/Na||NVP@C全電池在循環(huán)和倍率性能方面也表現(xiàn)出顯著的改善（在30C時(shí)為75 mAh g^-1）。這項(xiàng)工作為先進(jìn)的高性能鈉金屬電池開發(fā)了一種基于穩(wěn)定Na沉積的有前景策略。

圖3. 全電池性能

Homogenous sdiophilic MoS2/Nitrogen-doped Carbon nanofibers to stabilize sodium deposition for sodium metal batteries. Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.09.015

原創(chuàng)文章，作者：華算老司機(jī)，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2022/10/01/87c14b4ebc/

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