Optimizing Adsorption‐Catalysis Synergy to Accelerate Sulfur Conversion Kinetics in Room‐Temperature Na‐S Batteries

催化作用 吸附 材料科学 硫黄 电催化剂 化学工程 阴极 硫化镍 动力学 电解质 无机化学 纳米技术 化学 电化学 电极 物理化学 有机化学 冶金 物理 量子力学 工程类
作者
Yujie Shi,Limou Zhang,Ting Wang,Runze Ma,Dongjiao Wang,Yujun Fu,Rui Du,Junfei Zhang,Dequan Liu,Liang Wu,Weihan Li,Ying Wu,Deyan He
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:21 (24): e2502257-e2502257 被引量:4
标识
DOI:10.1002/smll.202502257
摘要

Abstract Room‐temperature sodium‐sulfur (RT Na‐S) batteries are expected to become the next‐generation energy storage system due to their ultrahigh theoretically energy density of 1274 Wh kg −1 , abundant sulfur resource, and low cost. However, practical application is hindered by challenges of severe shuttle effect and sluggish S conversion kinetics. In this study, a series of nano‐sized nickel‐based chalcogenides are designed and fabricated as electrocatalysts for S cathode. The p orbitals originated from different anions show great effect on the partial‐filled d orbital of the metal Ni site, which further regulates the electronic states of the catalytic site. Theoretical and experimental results confirm the excellent electrocatalytic performance of NiSe electrocatalyst with low reaction energy barriers, moderate adsorption capability, and strong catalytic conversion ability, consistent with Sabatier's principle. The optimized NiSe catalyst presents a high reversible capacity of 720.4 mAh g −1 with excellent durability over 200 cycles at 0.2 A g −1 retained a capacity of 401.4 mAh g −1 after 1000 cycles at 2 A g −1 in RT Na‐S batteries. This work presents the balancing of adsorption and catalytic conversion toward polysulfides via the modulation of d/p orbitals of active sites.
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