Nat Commun：轴向配体诱导 Ca 单原子位点的电荷定位，以实现高效的 Na-S 电池

Nanoyu

2025-05-12

在钠-硫电池的硫转化反应中，主族 s-块金属单原子催化剂（SAC）通常被视为催化活性差。

近日，中国科学院合肥物质科学研究院Hui Wang，名古屋大学Changlai Wang为钠-硫电池设计了由一个轴向 N 原子和四个平面 O 原子（Ca-O₄N-C）配位的高效钙（Ca）SAC。

文章要点

1）轴向 N 配体诱导 Ca 位点的电荷定位，加强了 Ca 中心与硫元素之间的 p-p 轨道杂化，从而提高了对多硫化钠（Na₂Sn）的亲和力，同时促进了转化动力学。

2）Ca-O₄N-C@S表现出1211 mAh g^-1的优异硫转化活性，基于335mA g^-1下的硫质量，在1.0mg cm^-2的硫负载下，使用碳酸丙烯酯/碳酸氟乙烯酯中的2M钠双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺电解质和70 μL mg^-1的电解质-硫比，100次循环后，其硫转化活性为1211 mAh g^-1，这在钠-硫电池的d-block SACs中处于良好位置。

这项工作调节了Ca SAC的p轨道电荷分布，以实现高效的钠-硫电池。

参考文献

Zheng, F., Zhang, Y., Li, Z. et al. Axial ligand induces the charge localization of Ca single-atom sites for efficient Na–S batteries. Nat Commun 16, 4372 (2025).

DOI：10.1038/s41467-025-59437-3

https://doi.org/10.1038/s41467-025-59437-3