Oxygen‐Doped Carbon Monolayer Intercalation and Selenization Stabilizing 1T‐Rich MoS 2 to Enable Fast and Durable Sodium‐Ion Storage

材料科学 插层(化学) 单层 石墨烯 阳极 碳纤维 氧化物 电极 吸附 异质结 化学工程 无机化学 金属 亚稳态 共价键 结构稳定性 储能 硫黄 纳米技术 相(物质) 电子转移 极化(电化学) 自组装
作者
Di Wu,Luhai Gai,Deliang Cui,Qilong Wang,Haohai Yu,C.P. Wong,Gang Lian
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:15 (48) 被引量:5
标识
DOI:10.1002/aenm.202503274
摘要

Abstract Metallic 1T‐MoS 2 is a promising anode for sodium‐ion batteries (SIBs) due to its excellent conductivity, abundant active sites, and low adsorption barrier for Na + . Unfortunately, intrinsic metastable features and defect‐caused poor structure stability pose an unparalleled challenge in cycle life. Herein, a synergetic strategy of carbon intercalation and selenization is proposed to construct stable 1T‐rich MoS 2‐x Se y , which is covalently bonded to intercalated carbon monolayers via C─S/Se and C─O─Mo bonds on reduced graphene oxide (MoS 2‐x Se y /m‐C@rGO). The heterostructure expands the interlayer distance for fast Na + diffusion, provides confined atomic‐thickness spacing stabilizing the layered structure, induces the formation of the 1T phase, and promotes charge transfer from carbon monolayers to S atoms. Selenization remediates sulfur vacancies while enabling the stabilization of the 1T phase due to induced lattice strains and electronic structure modulation. Consequently, the electrode delivers a capacity of 242.3 mAh g −1 after 2500 cycles at 5 A g −1 , corresponding to a capacity retention of 82.6% relative to the initial capacity at 5 A g −1 . The full cell delivers an appealing energy output of 167.7 Wh kg −1 at 183 W kg −1 . An atomic‐level mechanism of reversible reconstruction is proposed. This work provides valuable insights toward the design of durable, high‐rate electrodes in SIBs.
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