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Adv. Sci.：室溫鈉硫電池1000次循環(huán)中每循環(huán)衰減0.036%！

近年來，室溫鈉硫（RT-Na-S）電池引起了人們的極大興趣。然而，它們的實際應用受到幾個內(nèi)在問題的阻礙，例如緩慢的動力學、穿梭效應和多硫化鈉(NaPSs)的不完全轉(zhuǎn)化。

漢諾威萊布尼茨大學Lin Zhang等報道了一種基于嵌入氮摻雜石墨烯中的鎢納米顆粒的硫主體材料（W@N-G）。

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圖1. W@ N-G納米片的形態(tài)和結(jié)構(gòu)表征

實驗結(jié)果顯示，W@N-G主體和NaPSs之間存在強烈的相互作用，第一性原理計算進一步證實了這一點，W納米顆粒的摻入將結(jié)合能（在主體和NaPSs之間）提高了近200%到300%。

此外，W納米顆粒的加入顯著加速了多硫化物的轉(zhuǎn)化（特別是Na₂S₄還原為Na₂S，這占全部容量的75%），從而實現(xiàn)了NaPSs的完全可逆反應。另外，值得強調(diào)的是，正極中W@N-G的重量比僅為9.1%，比最近報道的Na-S電池低3到6倍。

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圖2. W@N-G對NaPSs的電化學吸附/催化機理

因此，所構(gòu)建的電池表現(xiàn)出高比容量（高達1160 mAh g^-1）、出色的倍率性能（5 C時為461 mAh g^-1）和出色的循環(huán)性能（1000次循環(huán)中每循環(huán)衰減0.036%）。

此外，W納米顆粒的加入還可以在嚴苛條件下（例如，1 C和5 mg cm^-1硫負載）大大提高電池性能，所構(gòu)造的電池可以說是同類電池中性能最好的。這項工作強調(diào)了W基硫主體在吸附和催化NaPSs方面的空前作用，并且更籠統(tǒng)地說，指出了設計具有過渡金屬納米顆粒的實用室溫Na-S電池的可行途徑。

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圖3. RT-Na-S電池的電化學性能

Tungsten Nanoparticles Accelerate Polysulfides Conversion: A Viable Route toward Stable Room-Temperature Sodium–Sulfur Batteries. Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202105544

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