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Multifunctional Effect of Carbon Matrix with Sulfur Dopant Inspires Mixed Metal Sulfide as Freestanding Anode in Sodium‐Ion Batteries
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2024-11-19 , DOI: 10.1002/smll.202405560 Peilin Zhang, Kang Huang, Siyu Zhu, Mingzhen Xiu, Xun Cao, Chen Huang, Yizhong Huang, Luyang Chen
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2024-11-19 , DOI: 10.1002/smll.202405560 Peilin Zhang, Kang Huang, Siyu Zhu, Mingzhen Xiu, Xun Cao, Chen Huang, Yizhong Huang, Luyang Chen
As active materials for large‐radius Na+ storage, metal sulfide (MS) anodes still face several challenges, including poor intrinsic electric conductivity, severe volume change along with the shuttle and dissolution effects of discharge‐produced polysulfides. In this work, the mixed nickel‐manganese sulfides (NiMnS) in the morphology of uniform 2D ultrathin nanosheets are derived from layered metal‐organic frameworks (MOFs), where the NiS‐MnS heterojunction are accommodated in carbon matrix with S dopant (NiMnS/SC). Through experiments and density functional theory (DFT) simulations, it is revealed that the carbon matrix with S dopant has multifunctional effects on active NiMnS during the charge/discharge process, including conductive intermediary, electrochemical active site, physical barrier, and chemical adsorption. This work may promote the design of MS‐based electrodes in SIBs and extend the application of carbon material with S dopant in Na‐S batteries.
中文翻译:
含硫剂的碳基体的多功能效应激发混合金属硫化物作为钠离子电池中的独立阳极
作为大半径 Na+ 存储的活性材料,金属硫化物 (MS) 阳极仍然面临一些挑战,包括本征电导率差、严重的体积变化以及放电产生的多硫化物的穿梭和溶解效应。在这项工作中,均匀 2D 超薄纳米片形貌中的混合镍-锰硫化物 (NiMnS) 来自层状金属有机框架 (MOF),其中 NiS-MnS 异质结位于带有 S 掺杂剂 (NiMnS/SC) 的碳基体中。通过实验和密度泛函理论 (DFT) 模拟,揭示了掺杂 S 的碳基体在充放电过程中对活性 NiMnS 具有多功能影响,包括导电中介、电化学活性位点、物理势垒和化学吸附。这项工作可能会促进 SIB 中基于 MS 的电极的设计,并扩展含 S 掺杂剂的碳材料在 Na-S 电池中的应用。
更新日期:2024-11-19
中文翻译:
含硫剂的碳基体的多功能效应激发混合金属硫化物作为钠离子电池中的独立阳极
作为大半径 Na+ 存储的活性材料,金属硫化物 (MS) 阳极仍然面临一些挑战,包括本征电导率差、严重的体积变化以及放电产生的多硫化物的穿梭和溶解效应。在这项工作中,均匀 2D 超薄纳米片形貌中的混合镍-锰硫化物 (NiMnS) 来自层状金属有机框架 (MOF),其中 NiS-MnS 异质结位于带有 S 掺杂剂 (NiMnS/SC) 的碳基体中。通过实验和密度泛函理论 (DFT) 模拟,揭示了掺杂 S 的碳基体在充放电过程中对活性 NiMnS 具有多功能影响,包括导电中介、电化学活性位点、物理势垒和化学吸附。这项工作可能会促进 SIB 中基于 MS 的电极的设计,并扩展含 S 掺杂剂的碳材料在 Na-S 电池中的应用。