在硫正极中沉积金属硫化物可以缓解多硫化物的穿梭效应，从而实现二次金属-硫电池的高库仑效率。然而，人们对于对金属硫化物电沉积和动力学机理的基本认识仍然有限。

基于此，阿德莱德大学乔世璋教授，清华大学王海辉教授报道了以钠-硫化学为例，对Mo₅N₆电催化剂上Na₂S的电沉积反应性与其反应能和固有电子结构之间的关系进行了研究。

文章要点

1）研究人员开发了一种能有效电沉积Na₂S的正极材料Mo₅N₆，在1675 mA g⁻¹的比电流下，首次放电容量为512 mAh g⁻¹，10,000次循环后的最终放电容量为186 mAh g⁻¹。

2）通过确定Na₂S₂解离对不同氮化钼表面硫还原反应（SRR）活性的显著影响，结合原子反应模型和过渡态理论，阐明了金属硫化物电沉积的机理。基于同步加速器的光谱表征、电化学动力学测试和密度泛函理论（DFT）计算的综合分析结果表明，具有有利d-带位的Mo₅N₆在Na-S电池中具有较高的Na₂S电沉积反应性和性能。高d-带位导致Mo₅N₆较低的Na₂S₂解离自由能。这促进了Na₂S的电沉积，从而有利于电池的长期循环性能。

这项研究对金属硫化物电沉积机理认识的突破将为高效M-S电池的合理设计奠定基础。同时，这一发现将对众多研究人员在合理设计电极材料以加速应用于可持续能源储存和转换方面具有直接的兴趣和实际意义。

参考文献

Ye, C., Jin, H., Shan, J. et al. A Mo5N6 electrocatalyst for efficient Na2S electrodeposition in room-temperature sodium-sulfur batteries. Nat Commun 12, 7195 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-27551-7

https://doi.org/10.1038/s41467-021-27551-7