Mo2N–W2N Heterostructures Embedded in Spherical Carbon Superstructure as Highly Efficient Polysulfide Electrocatalysts for Stable Room‐Temperature Na–S Batteries

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作者
Shipeng Zhang,Yu Yao,Xiaojuan Jiao,Mingze Ma,Huijuan Huang,Xuefeng Zhou,Lifeng Wang,Jintao Bai,Yan Yu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:33 (43) 被引量:123
标识
DOI:10.1002/adma.202103846
摘要

Room-temperature sodium-sulfur (RT Na-S) batteries are highly desirable for a sustainable large-scale energy-storage system due to their high energy density and low cost. Nevertheless, practical applications of RT Na-S batteries are still prevented by the shuttle effect of sodium polysulfides (NaPS), slow reaction kinetics of S, and incomplete conversion process of NaPS. Here, Mo2 N-W2 N heterostructures embedded in a spherical carbon superstructure (Mo2 N-W2 N@PC) are designed to efficiently suppress the "polysulfide shuttle" and promote NaPS redox reactions. The designed Mo2 N-W2 N@PC heterostructure with abundant heterointerfaces, high conductivity, and porosity can facilitate electron/ion diffusion and provide high catalytic activity for efficient NaPS conversion. The obtained Na-S battery delivers high reversible capacity with superior long-term cyclability (517 mAh g-1 at 1 A g-1 after 400 cycles) and unprecedented rate capability (417 mAh g-1 at 2 A g-1 ). Furthermore, the electrocatalysis mechanism is revealed by combining in situ X-ray diffraction (XRD), ex situ X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), UV-vis spectra, and precipitation experiments. This work demonstrates a novel heterostructure design strategy that enables high-performance Na-S batteries.
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