金属硫化物具有较高的理论容量，已成为用于钾离子电池（PIBs）的一种理想负极材料。然而，其在充放电过程中缓慢的动力学、急剧膨胀的体积以及多硫化物溶解等问题导致了金属硫化物负极的电化学性能不尽如人意。

近日，中科大陈乾旺教授，香港城市大学张文军教授报道了设计了一种由活性硫化铋核和高导电性硫掺杂碳壳组成的核壳结构（Bi₂S₃@SC）作为PIBs的新型负极材料。

文章要点

1）独特的核壳结构使得Bi₂S₃@SC具有优异的储钾性能，具有高比容量（电流密度为50 mA g⁻¹时，容量为626 mAh g⁻¹）和优异的倍率性能（1 A g⁻¹下容量达到268.9 mAh·g⁻¹）。此外，研究人员成功地制备了Bi₂S₃@SC//KFe[Fe(CN)₆]全电池，在50 mA g⁻¹下循环50次，其可逆容量达到257 mAh·g⁻¹，具有极大的实际应用潜力。

2）密度泛函理论（DFT）计算表明，由于层与层之间的范德华相互作用较弱，钾离子在Bi_2S3中的扩散势垒较低，仅为0.54 eV。

这项工作为高性能PIBs负极材料的结构设计提供了一种很有前途的策略。

参考文献

Changlai Wang, et al, Structural engineering of sulfur-doped carbon encapsulated bismuth sulfide core–shell structure for enhanced potassium storage performance, Nano Res., 2021

DOI: 10.1007/s12274-021-3560-3

https://doi.org/10.1007/s12274-021-3560-3