邱介山/郝晓娟等NML: 基于“鸡尾酒效应”的钠离子电池用高倍率、低平台金属硫化物负极

金属硫化物因具有高容量和低成本的优点被认为是钠离子电池（SIBs）有前途的负极材料，但普遍存在的低倍率和高充电平台等问题极大地阻碍了它们在全电池中的应用。

在此，北京化工大学邱介山教授及澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）郝晓娟博士、Anthony F. Hollenkamp等人以纳米分散的SnS₂和CoS₂相组装的碳纳米管 (CNT) 串状金属硫化物超结构 (CSC) 为例，在醚基电解液中初步研究了类似于高熵材料的鸡尾酒效应以解决上述挑战。

CSC负极中金属硫化物的高纳米分散性是鸡尾酒效应的基础，能够规避不同金属硫化物的固有缺陷。通过使用醚基电解液，金属硫化物的可逆性大大提高，以维持鸡尾酒效应的长期有效性。

图1. CSC负极优异电化学行为的机理研究

因此，CSC有效地克服了SnS₂的低倍率缺陷和CoS₂的高平台缺陷，同时实现了高倍率和低平台。在半电池中，CSC负极显示出在20 A g^-1下327.6 mAh g^-1的超高倍率能力，且平均充电电压显著降低至约0.62 V。

组装好的CSC//Na_1.5VPO_4.8F_0.7全电池显示出良好的倍率性能和高平均放电电压（2.57 V）。动力学分析证实，与单相和混合相相比，鸡尾酒效应在很大程度上促进了CSC中的电荷转移和离子扩散，机理研究表明纳米分散的SnS₂和CoS₂相之间的替代和互补电化学过程是导致CSC充电电压降低的原因。

这种鸡尾酒效应有效地增强了金属硫化物负极的实用性，将推动高倍率/电压钠离子全电池的发展。

图2. 全电池的电化学性能

Electrolyte/Structure-Dependent Cocktail Mediation Enabling High-Rate/Low-Plateau Metal Sulfide Anodes for Sodium Storage, Nano-Micro Letters 2021. DOI: 10.1007/s40820-021-00686-4