Design towards recyclable micron-sized Na2S cathode with self-refinement mechanism

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作者
Suwan Lu,Yang Liu,Jingjing Xu,Shixiao Weng,Jiangyan Xue,Lingwang Liu,Zhicheng Wang,Can Qian,Guochao Sun,Yiwen Gao,Qingyu Dong,Hong Li,Xiaodong Wu
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1): 9995-9995 被引量:15
标识
DOI:10.1038/s41467-024-54316-9
摘要

Sodium sulfide (Na2S) as an initial cathode material in room-temperature sodium-sulfur batteries is conducive to get rid of the dependence on Na-metal anode. However, the micron-sized Na2S that accords with the practical requirements is obstructed due to poor kinetics and severe shuttle effect. Herein, a subtle strategy is proposed via regulating Na2S redeposition behaviours. By the synergistic effect from both conductive structure and cuprous sulfide (Cu2S) catalysis, the micron-sized Na2S particles are broken down and redeposited to nano-size during the initial cycle which can be fully utilized in subsequent cycles. Consequently, the Na2S/CPVP@Cu2S||Na cell delivers excellent cyclability (670 mAh gS−1 after 500 cycles) with a remarkable average Coulombic efficiency over 99.7% and rate capability (480 mAh gS−1 at 4 A gS−1). Besides, the Na-free anodes are used to prove the application prospects. This work provides an innovative idea for utilizing micron-sized Na2S and offers insights into its conversion pathway. Authors report that micron-sized Na2S particles can be self-refinement into nanoparticles during the initial cycle under rapid solid-liquid-solid conversion, which facilitates the development of Na-free anode systems in room-temperature sodium-sulfur batteries.
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