Altered S–S Coulomb Interactions in Polysulfides Associated with VS2/S Nanocomposite Electrodes for Na–S Batteries

纳米复合材料 库仑 电极 纳米技术 材料科学 化学 化学工程 光电子学 物理 量子力学 物理化学 工程类 电子
作者
Jianfeng Huang,Yi‐Ting Wang,Yusijia Wang,Shiying Wei,Hui Qi,Shuzhuo Bai,Fangmin Wang,Yijun Liu,Zhenjiang Li,Guanjun Chen,Liyun Cao,Jiayin Li
出处
期刊:ACS applied nano materials [American Chemical Society]
卷期号:7 (7): 7674-7683 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acsanm.4c00360
摘要

Despite the abundant reserves and high theoretical capacity of Na–S batteries, it is still limited by the sluggish reaction kinetics of polysulfides during ultrafast charging and discharging to provide stable and high sodium-ion storage performance. Herein, a catalytic strategy is proposed to change the direction of the Coulomb interaction of S–S bonds to achieve high rate reaction kinetics in polysulfides. In this strategy, a NaxVS2 structure is constructed in VS2/S nanocomposite electrodes to support S for superior performance (784 mA h/g at 0.1 A/g and 512 mA h/g at 10 A/g) during sodium storage process. The electrode can still exhibit stable cycling performance at a very high current density (5000 cycles at 20 A/g). The Na-inserted VS2 (NaxVS2) changes the charge distribution of S in polysulfide molecules, altering the Coulomb interaction between S atoms in polysulfide to form repulsion-induced breaking of S–S bond. This altering effect on the atomic Coulomb interaction is essential to promoting the conversion reaction of polysulfides. The above strategy of changing the Coulomb interaction between S atoms not only provides a reference for the design of nanostructures for electrochemical processes with multistep reactions but also inspires angles and ideas for realizing high-performance Na–S batteries.
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