硫化锌（ZnS）以其较低的工作电压和较高的理论比容量在钠离子电池（SIBs）中显示出良好的应用前景。然而，原始ZnS的可逆性低、结构稳定性差、动力学速度慢，不足以实现快速、稳健的钠存储。迄今为止，大多数的研究都集中在利用碳掺杂来改善其电化学性能。然而，在获得稳定循环的同时实现出色的倍率性能仍然是一个艰巨的挑战。
近日，深圳大学时玉萌教授，新加坡科技设计大学Hui Ying Yang报道了受结晶学的启发，采用铟掺杂策略制备了ZnIn2S4作为SIBs负极材料。
文章要点
1）ZnIn2S4负极在电流密度为50 mA g−1时表现出545.0 mAh g−1的高比容量，在5 A g−1时表现出394.3 mAh g−1的高倍率性能，并且具有优异的循环稳定性，在约500次循环中的容量保持率为100%，表现出优于以往报道的大多数锌基硫化物和其他先进负极材料的电化学性能。
2）研究人员结合密度泛函理论计算，对ZnIn2S4进行了原位/非原位研究，揭示了ZnIn2S4出色的动力学性能、高的可逆性和良好的结构稳定性。值得注意的是，在循环过程中形成的铟基衍生物表现出Na+脱嵌/插层过程，从而激发了一种协同机制来稳定电化学循环。
这项工作为开发用于高性能碱离子电池的先进负极材料提供了一种有效的杂原子掺杂策略。
参考文献
Dong Yan, et al, Unlocking Rapid and Robust Sodium Storage Performance of Zinc-Based Sulfide via Indium Incorporation, ACS Nano
DOI: 10.1021/acsnano.1c00131
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c00131
