乔世璋&清华王海辉Nature子刊：Mo5N6电催化剂用于室温钠硫电池中Na2S电沉积

通讯作者：王海辉；乔世璋

通讯单位：清华大学；阿德莱德大学

在硫阴极中沉积金属硫化物可以缓解多硫化物的梭效应，从而实现二次金属硫电池的高库仑效率。然而，对金属硫化物电沉积和动力学机理的基本认识仍然有限。

基于此，阿德莱德大学乔世璋教授和清华大学王海辉教授使用室温电池储能电池作为一个模型，提出了一种Mo5N6阴极材料，可以显著催化Na2S电沉积，并提高Na-S电池的性能。

图1. Mo5N6、MoN和Mo2N的原子和电子结构表征。

相关工作以“A Mo5N6 electrocatalyst for efficient Na2S electrodeposition in room-temperature sodium-sulfur batteries”为题发表在Nature Communications上。

图2.氮化钼在RT Na-S电池中的电化学性能。

要点1. 该Na-S电池在1675 mA g-1下实现了512 mAh g-1的初始放电容量，和在10,000次循环寿命后186 mAh g-1的放电容量。

要点2. 同步加速器的光谱表征、电化学动力学测量和密度泛函理论计算（DFT）的结合，通过将Na2S电沉积中的外部几何结构与内部反应动力学联系起来，证实高d带位置导致Mo5N6的Na2S2离解自由能较低。促进了Na2S电沉积，从而有利于电池的长期循环性能。

图3.RTNa-S电池中硫还原反应的总体动力学。

图4. Na2S电沉积的计算研究。

图5. 相应反应过渡态Mo电子结构分析。

链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-021-27551-7