缺乏合适的正极材料严重限制了高能可充电镁电池（RMBs）的发展。近日，中科院物理研究所谷林研究员，索鎏敏副研究员报道了一种过渡金属（TM）硫化物的联合阳离子和阴离子氧化还原化学（CARC）的策略。

文章要点

1）研究人员设计了一系列固溶黄铁矿Fe_xCo_1−xS₂（0≤x≤1），其中S 3p电子注入Fe和Co的d带，生成氧化还原活性的二聚(S₂)^2-。

2）研究发现，制备的Fe_0.5Co_0.5S₂样品通过可逆地嵌入∼0.5 Mg²⁺获得了240 Wh/kg的高比能量。其容量在100次循环后仍保持在154 mA h/g。

3）大量的电化学测试和表征，阐明了阳离子(Fe和Co)和阴离子(S)的插层反应和氧化还原机理。黄铁矿结构中高度离域的电子云可轻易地容纳Mg²⁺的电荷，从而有助于Fe_0.5Co_0.5S₂的快速动力学和出色的循环稳定性。

4）与以前报道的正极材料的电子转移主要集中在阳离子上不同，CARC极大地促进了高能量密度和快速动力学。

考虑到氧化物正极材料用于RMBs的可能性较小， 设计的CARC的硫化物正极方案有望成为开发高能正极材料的最佳途径。

Minglei Mao, et al, Joint Cationic and Anionic Redox Chemistry for Advanced Mg Batteries, Nano Lett., 2020

DOI：10.1021/acs.nanolett.0c02908

https://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c02908