Synergistically Designed Carbon‐Free MoS2/MoO2 Heterostructure Anodes with Interfacial Covalent Bonds for High‐Rate Sodium‐Ion Batteries

材料科学 异质结 阳极 共价键 纳米技术 化学工程 合理设计 电极 光电子学 化学 工程类 物理化学 有机化学
作者
Jinhua Zhou,Tao Ji,Shengyang Xu,Xiong Wang,Juntao Wang,Yating Tang,Yuhong Li,Wen‐Yu Yin,Hongmei Ji,Shaojun Shi,Gang Yang
出处
期刊:Chemistry: A European Journal [Wiley]
卷期号:31 (27): e202500589-e202500589 被引量:2
标识
DOI:10.1002/chem.202500589
摘要

Abstract The development of hierarchical heterostructured materials for sodium‐ion batteries (SIBs) remains hindered by suboptimal high‐rate cycling performance, primarily due to phase interface pulverization and separation during charge–discharge processes. To address these challenges, we designed a carbon‐free hierarchical structure comprising few‐layered MoS₂ nanosheets and MoO₂ nanocrystals through precise compositional optimization and rational structural engineering. The heterogeneous components are interconnected through robust S─O covalent bonds, which theoretical calculations and experimental results confirm generate a built‐in electric field at the heterointerfaces, significantly enhancing reaction kinetics. Crucially, these covalent bonds stabilize the heterointerfaces, improving structural integrity and mitigating electrode material agglomeration and pulverization. Additionally, the MoS₂/MoO₂ heterostructure enhances Na⁺ adsorption energetics and reduces Na⁺ diffusion barriers, facilitating efficient ion transport. Leveraging its abundant heterointerfaces and stable architecture, the composite delivers exceptional rate performance (432.7 mAh·g⁻¹ at 10 A·g⁻¹) and outstanding cycling stability (nearly 100% capacity retention over 400 cycles at 5 A·g⁻¹). This work provides a strategic framework for designing heterostructured materials with stable interface‐rich architectures, advancing the development of high‐performance conversion/alloy‐type anodes for energy storage applications.

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