赵乃勤/陈彪EnSM：具有良好双向反应动力学的高可逆钠离子电池

界面掺杂工程被认为是改善钠离子电池（SIBs）中二维异质结构反应动力学的一种有前景的策略。人们对原始异质结构在放电过程中的反应动力学的增强机制给予了很大的关注，但对放电产物在充电过程中的反应动力学优化则关注较少。因此，迫切需要对二维异质结构的界面掺杂工程进行系统的了解和设计指导，以实现良好的双向反应动力学。

图1 材料设计及理论计算

天津大学赵乃勤、陈彪等在理论计算结果的指导下，设计了一个由Co-掺杂MoS₂（Co-MoS₂）和氮掺杂石墨烯（NG）组成的新界面，以改善MoS₂/G在放电和充电过程中的反应动力学。

研究显示，所设计的界面掺杂工程显著改善了Na⁺的吸附能力、MoS₂的导电性以及放电过程中界面的电传递。此外，它对Mo和Na₂S纳米团簇的吸附、Na₂S的分解以及充电过程中的导电性都非常有益。

图2 电化学性能研究

上述优势均有助于在放电和充电过程实现良好的定向反应动力学，这使得Co-MoS₂/NG复合材料成为一种有前景的负极材料，可用于SIBs中。作为范例，作者通过使用简单的盐模板方法，制备了锚定在三维氮掺杂碳（Co-MoS₂/3DNC）复合材料上的掺钴的MoS₂。正如预期的那样，优化后的Co-MoS₂/3DNC实现了良好的双向反应动力学。

此外，其倍率能力和循环稳定性也优于大多数传统的MoS₂复合材料，在1 A g^-1的电流密度下可循环1500次。这项工作为设计高可逆和持久的转换型复合负极的界面掺杂工程提供了新的见解。

图3 不同界面上的转化反应示意

Engineering the interfacial doping of 2D heterostructures with good bidirectional reaction kinetics for durably reversible sodium-ion batteries. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102830

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赵乃勤/陈彪EnSM：具有良好双向反应动力学的高可逆钠离子电池

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