室温Na−S（RT Na−S）电池的缓慢转换动力学和严重的穿梭效应，导致其倍率性能较差、容量衰减快和库仑效率低等问题，这严重阻碍了其实际应用。因此，开发经济高效的电催化剂用于吸附可溶性长链多硫化钠（NaPSs），加速NaPSs的转化至关重要。

近日，中科大余彦教授报道了成功设计并制备了具有高效催化性能的FeNi₃@HC作为高性能RT Na−S电池的硫基质。

文章要点

1）密度泛函理论（DFT）计算表明，Ni与Fe的合金化可以调控电子结构，提高NaPSs催化转化反应动力学。在此基础上，制备了一种镶嵌在多孔中空碳球中的FeNi₃纳米颗粒复合材料。

2）中空多孔碳基体可以提供增强的电子传导性和足够的缓冲空间来容纳硫物种的体积膨胀。更重要的是，FeNi₃合金纳米颗粒不仅能吸附可溶性NaPSs，还能加速可溶性长链NaPSs向不溶性Na₂S产物的转化动力学。

3）得益于这些优点，S@FeNi₃@HC具有出色的倍率性能（383 mAh g⁻¹，5A g⁻¹）。同时，该电池具有优良的长期循环稳定性（591 mAh g⁻¹，在2 A g⁻¹下500次循环后），容量衰减率仅为0.070%/次。

研究工作为设计高效的RT Na−S电池催化剂提供了一条有效的途径。

参考文献

Lifeng Wang, et al, Manipulating the Electronic Structure of Nickel via Alloying with Iron: Toward High-Kinetics Sulfur Cathode for Na−S Batteries, ACS Nano, 2021

DOI: 10.1021/acsnano.1c05778

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c05778