​中科院唐永炳AFM: 可充电钠/钾电中金属硫化物的储能机理、挑战及设计策略

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​中科院唐永炳AFM: 可充电钠/钾电中金属硫化物的储能机理、挑战及设计策略
钠/钾储量丰富且成本低，可充电钠/钾离子电池（SIBs/PIBs）已成为商业锂离子电池的有前途的替代品。至于关键的负极材料，金属硫化物 (MSx) 由于 SIBs/PIBs 应用的众多氧化还原存储机制而表现出令人鼓舞的潜力。尽管如此，它们仍然面临着几个瓶颈，如低电导率、差的离子扩散性、缓慢的界面/表面反应动力学和严重的体积膨胀，这些都明显限制了电池的性能。同时，很少有详细阐述对SIB/PIB的MSx 设计策略的系统见解。
在这篇综述中，中科院深圳先进技术研究院唐永炳研究员等人阐述了用于 SIBs/PIBs 的MSx的储能机制、挑战和设计策略，以解决上述困境。
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图1 MSx碱金属离子存储的电荷存储机制
这篇综述总结了用于SIB和PIB的MSx的能量存储机制、挑战和设计策略。首先，阐述了MSx对SIBs和PIBs的储能机制和挑战。然后，从形态修饰（1D 纳米材料、2D 纳米片和 3D 纳米结构）、原子级工程（杂原子掺杂、空位产生和层间距扩展）和 MSx复合材料（MSx异质结构、MSx/金属氧化物异质结构、MSx/碳质材料和MSx/石墨材料）以提高电池性能。最后，展望并提出了用于钠/钾离子电池的MSx的剩余挑战和进一步趋势。
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图2 用于增强电池性能的MSx设计策略
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图3 SIB 和 PIB 策略概述
Energy Storage Mechanism, Challenge and Design Strategies of Metal Sulfides for Rechargeable Sodium/Potassium-Ion Batteries. Advanced Functional Materials. 2021. DOI: 10.1002/adfm.202103912

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