中南大学欧星&东北大学Wenbin Luo ACS Nano：双金属硫化物Sb2S3 @ FeS2空心纳米棒作为钠离子电池的高性能负极材料

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2020-03-09

由于其资源丰富，经济效率高和适当的氧化还原潜能等优势，钠离子电池（SIB）吸引了广泛的兴趣，然而，实现高能量密度，高倍率性能和寿命长的令人满意的SIB性能仍然面临着巨大挑战。因此，探索理想的活性材料将在SIB研究中发挥重要作用。三硫化锑（Sb₂S₃）具有正交晶系晶体结构，理论比容量高达954 mAh g-1，是一种很有前途的负极材料。然而， Sb₂S₃负极材料具有一些致命缺点，比如，不良的固有电导率容易导致较大的阻抗和较差的速率性能，同时，转化和进一步合金化反应过程中的巨大体积膨胀将不可避免地导致较大的机械内应力。

通过构建异质纳米结构利用二元金属硫化物已被证明是一种有效的策略，可减轻合金基阳极（如棒状Sb2S3 / MoS2,27多面体状ZnS-Sb2S3 @）的巨大内应力并保持纳米结构完整性。近日，中南大学欧星联合东北大学Wenbin Luo精心设计了氮掺杂石墨烯基质包裹的异质Sb₂S₃@FeS₂空心纳米棒，可用作钠离子电池的负极材料。

文章要点：

1）内部的Sb₂S₃空心纳米棒，层间FeS₂凸块以及外部的氮掺杂石墨烯基质可以诱导协同偶联作用，从而在异质界面上形成巨大的电化学活性位。结合原位XRD和DFT分析，所构建的异质结构不仅可以优化电子结构以加速电化学动力学，而且有利于Na₂S的吸附，从而提高反应的可逆性。同时，可以有效地减轻颗粒的聚集和电极的粉化，从而获得具有高完整性的稳定的纳米结构。

2）通过结合精致的空心分层纳米结构，异质晶体和诱导的构造异质结的协同耦合效应的优点，Sb₂S₃@FeS₂/C复合材料具有出色的钠存储性能，具有出色的速率性能（在10 A g^-1时为537.9 mAh g^-1）和出色的长周期稳定性（以5 A g^-1的高速率进行1000次循环后的容量保持率为85.7％）。

Liang Cao, et al, Bimetallic Sulfide Sb₂S₃@FeS₂ Hollow Nanorods as HighPerformance Anode Materials for Sodium-Ion Batteries, ACS Nano,2020

DOI: 10.1021/acsnano.0c00020

https://doi.org/10.1021/acsnano.0c00020