Highly Reversible Sodium‐ion Storage in A Bifunctional Nanoreactor Based on Single‐atom Mn Supported on N‐doped Carbon over MoS2 Nanosheets

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作者
Simi Sui,Haonan Xie,Biao Chen,Tianshuai Wang,Zijia Qi,Jingyi Wang,Junwei Sha,Enzuo Liu,Shan Zhu,Kaixiang Lei,Shijian Zheng,Guangmin Zhou,Chunnian He,Wenbin Hu,Fang He,Naiqin Zhao
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
被引量:5
标识
DOI:10.1002/anie.202411255
摘要

Abstract Conversion‐type electrode materials have gained massive research attention in sodium‐ion batteries (SIBs), but their limited reversibility hampers practical use. Herein, we report a bifunctional nanoreactor to boost highly reversible sodium‐ion storage, wherein a record‐high reversible degree of 85.65 % is achieved for MoS 2 anodes. Composed of nitrogen‐doped carbon‐supported single atom Mn (NC‐SAMn), this bifunctional nanoreactor concurrently confines active materials spatially and catalyzes reaction kinetics. In situ/ex situ characterizations including spectroscopy, microscopy, and electrochemistry, combined with theoretical simulations containing density functional theory and molecular dynamics, confirm that the NC‐SAMn nanoreactors facilitate the electron/ion transfer, promote the distribution and interconnection of discharging products (Na 2 S/Mo), and reduce the Na 2 S decomposition barrier. As a result, the nanoreactor‐promoted MoS 2 anodes exhibit ultra‐stable cycling with a capacity retention of 99.86 % after 200 cycles in the full cell. This work demonstrates the superiority of bifunctional nanoreactors with two‐dimensional confined and catalytic effects, providing a feasible approach to improve the reversibility for a wide range of conversion‐type electrode materials, thereby enhancing the application potential for long‐cycled SIBs.
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