杨会颖AEM：立方尖晶石XIn2S4作为新型超快超稳定储钠负极

双金属硫化物由于其丰富的氧化还原活性位点和高比容量而成为钠离子电池（NIB）负极的潜在候选材料，而由于其严重的机械应变和缓慢的反应动力学，其倍率和循环性能受到限制。

在此，新加坡科技设计大学杨会颖教授等人首次提出了一系列立方尖晶石 XIn₂S₄（X=Fe、Co、Mn）负极用于超快和超稳定的钠离子存储。

FeIn₂S₄提供了其中最好的电化学性能和惊人的结果，特别是其高比容量（608.3 mAh g^-1@500 mA g^-1）、超快充电（在≈300 mAh g^-1的大容量输入下，充电只需9-13秒）和超稳定循环能力（25000循环，每次循环容量损失率为0.000801% ），其综合电化学性能超越了大多数其他报道的先进NIB负极材料。

图1. In_2.77S₄和XIn₂S₄ (X = Fe, Co, Mn) 的电化学性能

此外，进一步的DFT计算和实验结果表明，在立方尖晶石In_2.77S₄四面体位点的 Fe取代可以显著提高其电导率、Na离子结合动力学和赝电容贡献，降低其Na 离子扩散势垒，并减轻其机械应变。

八面体位点的固有In骨架可以引发互补反应，可以结合钠离子（脱）嵌入和转化过程之间的优势，在不影响其高可逆容量的情况下有利于稳定的循环。作者还组装了具有优异电化学性能的FeIn₂S₄基全电池，进一步展示了其应用前景。这项工作证明了增强双金属硫化物内部协同作用以实现显著电化学性能的可行性。

图2. FeIn₂S₄的储钠机理研究

Cubic Spinel XIn₂S₄ (X=Fe, Co, Mn): A New Type of Anode Material for Superfast and Ultrastable Na-Ion Storage, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202102137

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杨会颖AEM：立方尖晶石XIn2S4作为新型超快超稳定储钠负极

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