室温钠硫电池（Rt Na−S）被广泛认为是一种低成本、高能量密度的替代储能技术。然而，硫正极充放电过程中缓慢的转化动力学和多硫化钠（NaPSs）溶解是导致较差的循环稳定性差和容量的两个关键问题。

近日，上海理工大学郑时有教授，南洋理工大学黄一中教授，浙江大学刘永锋教授报道了合成了一种嵌入TiN-TiO₂异质结构的高效导电碳基质，从而制备了高容量的RT Na−S电池。

文章要点

1）多硫化物被TiO₂吸附，并通过TiN-TiO₂界面转移到TiN上，使其快速电催化生成低阶不溶性硫化物，从而减轻NaPSs的穿梭效应，促进了氧化还原动力学。此外，多通道碳纤维还在快速离子通道中起着重要作用，并为缓解硫化物在镀钠/脱钠过程中的体积膨胀提供了空间。因此，TiN-TiO₂异质结构与电纺碳纤维结构的协同作用有助于稳定的循环容量和优异的倍率性能。

2）实验结果显示，100次循环后，0.1 A g⁻¹电流密度下的可逆容量为640.4 mAh g⁻¹，1和5 A g⁻¹电流密度下的倍率容量分别为490.5 mAh g⁻¹和257.1 mAh g⁻¹。

这项简单工艺和低成本工作有望进一步促进金属-硫电池的开发和应用。

参考文献

Xin Ye, et al, Enabling a Stable Room-Temperature Sodium−Sulfur Battery Cathode by Building Heterostructures in Multichannel Carbon Fibers, ACS Nano, 2021

DOI: 10.1021/acsnano.1c00804

https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.1c00804