武利民/陈敏Small：花状MoS2−x纳米片协同具有高效电催化位点的空心碳球实现先进钠硫电池

室温钠硫（RT-Na/S）电池是最有前景的低成本储能技术之一。然而，RT-Na/S电池的应用目前受到严重的穿梭效应和体积膨胀的阻碍，这限制了能量密度和循环稳定性。

复旦大学武利民、陈敏等人首先通过第一性原理计算发现，在MoS₂中引入硫空位可以有效提高多硫化物的吸附和催化能力以及离子和电子的电导率。然后，通过“瓶装船”策略，进一步设计和合成了独特的MoS_2-x/C复合球体，其中花状少层和层间扩大的MoS_2-x纳米片空间受限于中空碳纳米球中。

碳壳结构用作S物种的密闭容器，同时作为导电基底以增强Na⁺/电子转移。剩余空间可以缓解充放电过程中S的体积膨胀。此外，具有极性特征的花状MoS_2-x纳米片对S物种有很强的吸附作用，可以控制多硫化物的溶解。

重要的是，硫空位和MoS₂极性表面能够提高NaPS的吸附能，从而对多硫化物氧化产生强大的催化活性。

图1 制备及表征

因此，FL-MoS_2-x@HC/S复合材料显示出优异的初始放电容量（0.1 A g^-1时为 1257.3 mAh g^-1）和高度稳定的循环耐久性（0.1 A g^-1下循环100圈后容量保持率为85.2%）以及显著的倍率性能（2 A g^-1时为415.7 mAh g^-1）。

因此，这种独特的结构及其设计策略可以推动合成其他功能性2D过渡金属硫化物-碳基复合材料，用于RT-Na/S电池。

图2 电化学性能

Flower-Like Interlayer-Expanded MoS_2−x Nanosheets Confined in Hollow Carbon Spheres with High-Efficiency Electrocatalysis Sites for Advanced Sodium–Sulfur Battery. Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202101879

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武利民/陈敏Small：花状MoS2−x纳米片协同具有高效电催化位点的空心碳球实现先进钠硫电池

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