余彦/芮先宏Small：空心VS4微球实现1000次稳定储钠！

电极材料的结构工程可以显著提高钠离子电池（SIBs）的生命周期和倍率能力，但由于缺乏有效的合成策略，仍然是一项具有挑战性的任务。

中科大余彦、广东工业大学芮先宏等开发了一种简便的水热策略来合成具有超薄纳米片覆盖其表面的空心VS₄微球，以用作SIB的高性能负极。

图1 空心VS₄微球的形态和微观结构分析

与固体或蛋黄-VS₄颗粒相比，VS₄微球上二维和超薄层的存在不仅缩短了钠离子的扩散路径，而且提供了丰富的活性位点。此外，中空的内部使电极和电解液之间有足够的接触，可以更好地适应反应过程中体积变化带来的结构应力，从而提高结构的完整性，这已通过有限元模拟得到验证。

图2 三种有限元模型和计算的钠离子嵌入引起的体积膨胀应力分布

受益于上述优势，以空心VS₄微球为负极的SIBs表现出令人印象深刻的高比容量(1000 mAh g^-1)、出色的超长循环稳定性(在10 A g^-1下经过1000次循环后保持73.2% 的容量)和非凡的倍率容量(在20 A g^-1下容量约为360 mAh g^-1)。

此外，空心VS₄微球在-40 °C的低温下表现出可靠的倍率性能（例如，在2 A g^-1时容量约为163 mAh g^-1）。这种空心VS₄微球所呈现的非凡性能保证了它们未来在具有高功率密度和能量密度的下一代SIBs中的应用。

图3 空心VS₄微球的电化学性能

Structure Engineering of Vanadium Tetrasulfides for High-Capacity and High-Rate Sodium Storage. Small 2022. DOI: 10.1002/smll.202107058

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