室温钠硫电池（RT Na-S）以其高能量密度和低成本成为可持续大规模储能技术的理想选择。然而，由于多硫化钠（NaPS）严重的穿梭效应、S的缓慢反应动力学以及NaPS的不完全转化过程，RT Na-S电池的实际应用仍然受到严重阻碍。

近日，西北大学Jintao Bai，中科大余彦教授，Yu Yao报道了设计了一种嵌入球形碳超结构的Mo₂N-W₂N异质结构（Mo₂N-W₂N@PC）作为S载体，有效地抑制了NaPS的穿梭效应，并揭示了其电催化机理。

文章要点

1）研究人员首先采用自组装和无表面活性剂的方法制备了间苯二酚和甲醛包覆的SiO₂（SiO₂@RF）纳米球。然后通过聚合盐酸多巴胺（DA-HCl）将SiO₂@RF纳米球转变为均匀的球形超结构。热处理后，Mo盐和W盐前驱体转化为MoO₂-WO₂，DA-HCl和RF被碳化成多孔碳（PC）纳米片/纳米球。然后进行氮化处理，得到了球形的Mo₂N-W₂N@PC超结构异质结构。最后，用熔融扩散法将S渗透到Mo₂N-W₂N@PC基体的孔隙中，形成S/Mo₂N-W₂N@PC正极。

2）Mo₂N-W₂N@PC中层次化多孔球形超结构具有优良的导电性和丰富的微孔结构，可以改善反应动力学，适应电极材料在充放电过程中的体积膨胀。而Mo₂N-W₂N异质结具有很强的吸附能力，可以抑制穿梭效应，增强离子扩散能力，促进NaP的快速转化。

3）综合上述优点，S/Mo₂N-W₂N@PC正极在0.2 A g⁻¹下循环100次，循环稳定性为799 mAh g⁻¹，在1 A g⁻¹下循环400次，循环性能为517mAh g⁻¹。此外，通过X射线衍射、紫外-可见光谱和沉淀物实验对其电化学反应机理进行了初步的研究。

这项工作展示了一种新的异质结构设计策略，使得高性能的钠硫电池成为可能。

参考文献

Shipeng Zhang, et al, Mo₂N–W₂N Heterostructures Embedded in Spherical Carbon Superstructure as Highly Efficient Polysulfide Electrocatalysts for Stable Room-Temperature Na–S Batteries, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202103846

https://doi.org/10.1002/adma.202103846.