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?AFM：通過層狀VS4/SnS@C異質(zhì)結(jié)構(gòu)的高效截留效應(yīng)穩(wěn)定中間相助力超長(zhǎng)壽命鉀離子電池

鉀離子電池（PIBs）由于價(jià)格低廉的鉀資源和令人滿意的電化學(xué)性能而受到越來越多的關(guān)注。目前，開發(fā)理想的負(fù)極材料仍然存在挑戰(zhàn)。二維金屬硫化物作為 PIBs 的負(fù)極表現(xiàn)出很高的比容量，但不穩(wěn)定的反應(yīng)中間體K_xS_y（K₂S，K₂S₅）的溶解和團(tuán)聚不可避免地導(dǎo)致活性成分大量損失和反應(yīng)可逆性差，從而導(dǎo)致壽命縮短。

中南大學(xué)紀(jì)效波教授、歐星教授將極性多硫化物VS₄引入到SnS納米片中，并構(gòu)建了錨定在石墨烯支架中的層狀VS₄/SnS異質(zhì)結(jié)構(gòu)(VS₄/SnS@C)。

在這個(gè)框架中，具有不飽和橋接(S₂)^2–的VS₄可以作為錨定位點(diǎn)以穩(wěn)定中間體 K_xS_y并具有有效的截留效應(yīng)。此外，異質(zhì)結(jié)構(gòu)可以保持層狀SnS并以高轉(zhuǎn)換可逆性調(diào)節(jié)K_xS_y的分布。原位 X 射線衍射分析和理論計(jì)算證實(shí)，反應(yīng)可逆性和中間體吸收率得到增強(qiáng)。

因此，VS₄/SnS@C電極表現(xiàn)出超長(zhǎng)壽命，在1 A g^-1下循環(huán)6000次后容量達(dá)到 168.4 mAh g^-1。這種異質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略促進(jìn)了對(duì)K存儲(chǔ)機(jī)制的理解，并顯著增強(qiáng)了反應(yīng)可逆性，為解決金屬硫化物負(fù)極開發(fā)高性能 PIB 的挑戰(zhàn)提供了思路。

圖1 VS₄@SnS@C的制備及表征

圖2 VS₄@SnS@C復(fù)合材料的K⁺存儲(chǔ)特性

Stabilizing Intermediate Phases via Efficient Entrapment Effects of Layered VS4/SnS@C Heterostructure for Ultralong Lifespan Potassium-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202103802

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