镁离子电池因金属镁负极具有低成本、非枝晶状等特点，被认为是下一代极具发展前途的大规模储能装置。然而，二价Mg2+与结晶正极材料之间如此强烈的静电相互作用，将导致容量低、扩散动力学差，严重阻碍了镁离子电池的进一步发展。
近日，扬州大学庞欢教授，烟台大学Yanli Zhou采用非晶化和富阴离子策略，制备了设计良好的MoS3锚定在空心碳纳米球（a-MoS3/HCS）上的正极材料。
文章要点
1）非晶态MoS3提供不受限制的3D扩散通道，有效增强Mg2+扩散动力学，而MoS3富阴离子的特性为Mg2+的储存提供了丰富的活性位点，最终在阴离子氧化还原机理的驱动下实现了高放电容量。此外，空心碳纳米球的有效改性缓冲了MoS3的体积变化，提高了电子转移效率。
2）由于上述多种优点，a-MoS3/HCS表现出超高的放电容量（50 mA g-1时489.2 mAh g-1）和高循环性能（2 A g-1时300次循环时200.1 mAh g-1），明显优于结晶的1T/2H-MoS2/HCS和2H-MoS2/HCS，并超过几乎所有的硫化钼基正极。此外，高性能aMoS3/HCS基软包电池能够驱动各种微型设备，证实了潜在的应用价值。
3）相关动力学分析、DFT理论计算和可逆电化学反应进一步验证了a-MoS3/HCS优异的镁存储性能。a-MoS3/HCS的无定形和富氧化还原策略为探索各种多价离子电池的高效正极材料提供了创新途径。
参考文献
Yan Liu, et al, Amorphous MoS3 Anchored within Hollow Carbon as a Cathode Material for MagnesiumIon Batteries, ACS Nano, 2024
DOI: 10.1021/acsnano.4c12188
https://doi.org/10.1021/acsnano.4c12188
