开发具有稳定的可逆镁嵌入性能的新型正极材料。对于镁离子电池（MIBs）商业化至关重要。其中VS4就是一种极有前途的材料，钒和二硫阴离子[S2]2−形成一维线性链，具有很大的链间距（5.83 Å），从而能够可逆地插入Mg。然而，目前关于Mg插层和脱层时氧化还原过程和结构转变的细节，人们知之甚少。
有鉴于此，英国剑桥大学Clare P. Grey报道了采用X射线光电子能谱、V和S X射线吸收光谱、51V哈恩回波和相位调整边带分离魔角转角等一系列局域结构表征方法，证明了该反应是通过从V4+到[S2]2−的内部电子转移进行，导致V4+同时偶联氧化成V5+，[S2]2−还原成S2−。
文章要点
1）研究发现，在Mg−V−S组成空间形成了一个以前未发现的中间体Mg3V2S8，其由[VS4]3−四面体单元组成，研究人员通过密度泛函理论和进化结构预测算法对其进行了分析。然后通过X射线对分布函数分析，对该结构进行了实验验证。与直接生成MgS+V金属的竞争转化反应相关的电压与中间形成的电压相似，从而导致了两条竞争的反应路径。而部分可逆性则是由于重新形成了含有充电中间体的V5+和S2−，而不是VS4。
这项工作展示了通过开发一类通过耦合阳离子−阴离子氧化还原过程实现功能的过渡金属多硫族化合物的潜在途径，以实现MIBs的更高容量。
Sunita Dey, et al, Exploring Cation−Anion Redox Processes in One-Dimensional Linear Chain Vanadium Tetrasulfide Rechargeable Magnesium Ion Cathodes, J. Am. Chem. Soc, 2020
DOI: 10.1021/jacs.0c08222
https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c08222
