Rational Design of Bimetallic Cobalt‐Copper Sulfides with Enhanced Reaction Kinetics and Suppressed Shuttle for High‐Performance Sodium‐Ion Batteries

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作者
Weizhou Chai,Wen Yu,Hangcheng Yang,Xin Ji,Guiyin Xu,Zheyi Meng,Hengda Sun,Jun Wang,Yuehua Chen,Hongkang Wang
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:22 (21): e12685-e12685 被引量:2
标识
DOI:10.1002/smll.202512685
摘要

ABSTRACT Development of advanced anodes for sodium‐ion batteries (SIBs) remains challenging due to the sluggish kinetics and severe volume expansion. Here, we report the rational design of bimetallic Co/Cu sulfides embedded in N/S‐doped carbon matrices, via chemical vapor sulfurization of MOF precursor. The optimized CuCo 2 S 4 electrode achieves exceptional sodium storage performance, delivering a high capacity of 573.3 mA h g −1 at 0.2 A g −1 and maintaining 504.2 mA h g −1 at 5 A g −1 after 3000 cycles with 85.6% capacity retention. Interestingly, the CuCo 2 S 4 and the other Cu/Co mixed sulfides obtained after Cu incorporation show greatly enhanced sodium storage capacity, cycling stability, and rate capability, as compared with the single metal sulfides (CoS x or CuS x ). DFT calculations reveal that CuCo 2 S 4 displays smaller energy barriers for Na + migration and higher polysulfide adsorption capability than those for CoS 1.035 . The synergistic interaction of bimetallic Co/Cu sulfides greatly enhances the redox reactivity with fast Na + transport kinetics, lower charge transfer resistance, and suppressed polysulfide shuttle effect during cycling, which corroboratively contributes to the superior cycling performance of CoCuS‐2. Moreover, the CoCuS‐2||Na 3 V 2 (PO 4 ) 3 full cell demonstrates good cycling performance, delivering 255.9 mA h g −1 at 1 A g −1 after 700 cycles with 80.9% capacity retention.
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