空间纳米结构和异质性的合理协同是提高钠离子电池电极材料反应可逆性和动力学的有效途径。

近期，北京航空航天大学赵勇教授&张千帆副教授&中国科学技术大学余彦教授通过简单的静电纺丝、热解和硫化工艺设计出MoS₂@CoS₂异质结构管套管中空纳米纤维。这种独特的双壁管状结构是在热解体积收缩的同时逐步结晶形成的。它具有适当的空隙和丰富的MoS₂@CoS₂异质界面，可以有效避免反应过程中的体积变化，加速电解质的整体渗透。形成的MoS₂/CoS₂异质结引入了内置电场，增加了钠离子的吸附能，降低了输送能垒。独特的中空结构和异质组分优势之间的协同作用增强了钠存储的电化学性能，具有显著的可逆容量（在0.5A/g下为858.3mAh/g）、高倍率性能（在5A/g下为555.7mAh/g）和卓越的长期循环稳定性（在8A/g下循环1400次后为399.6mAh/g）。这种合理的空间结构和异质性协同策略为钠离子电池用高性能电极材料的设计提供了有利的启示。

图1.材料理论计算结果及合成示意图。（a,b）MoS₂、（c,d）CoS₂和（e,f）MoS₂/CoS₂异质结构的态密度和差分电荷分析。黄色区域表示电荷密度增加，蓝色区域表示电荷密度减少。（g）MoS₂/CoS₂和纯MoS₂的Na⁺吸附能及（h）Na⁺扩散能垒。（i）MoS₂@CoS₂异质管套管中空纳米纤维的制备示意图。

图2.MoS₂@CoS₂异质管套管中空纳米纤维形貌及物相表征图。

图3.MoS₂@CoS₂异质管套管中空纳米纤维物相分析图。

图4.MoS₂@CoS₂异质管套管中空纳米纤维的电化学表征。

图5.MoS₂@CoS₂异质管套管中空纳米纤维储钠机制及动力学分析图。

该工作以“MoS2@CoS2 Heterostructured Tube-in-tube Hollow Nanofibers with Enhanced Reaction Reversibility and Kinetics for Sodium-Ion Storage”为题发表在《Energy Storage Materials》（DOI:10.1016/j.ensm.2023.103170）上。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.103170