【引言】

目前的對稱電電二次電池常采用的電池的容量，與其正負極材料的硫化料牛性質密切相關。同種對稱結構的可充電極材料對于電化學儲能裝置具有很高的吸引力，但是池材對于可充電電池來說很難實現。本文通過調控電壓窗口和電解液來完成材料的對稱電電轉換反應，進而組裝成對稱電池，硫化料牛提高電池的可充容量。

【成果簡介】

近日，池材中國中科院金屬所的對稱電電李峰和新南威爾士大學Da-Wei Wang（通訊作者）等人，開發了準對稱結構的硫化料牛電化學性能調節方法（EAM）。這種調節可以減緩共價鍵過渡金屬硫化物的可充陰陽離子對之間的轉換反應；調控電壓窗口和電解液來完成預設的轉換反應。對于MoS₂正極模型中S^o轉換為S^2-被還原，池材導致器件容量成數量級增長和高的對稱電電循環穩定性。負極的硫化料牛MoS₂發生可逆反應Mo^x+轉換為Mo^o，形成高的可充容量。結合材料的正負極反應，準對稱電池的組裝，打開高容量電化學器件的新方向。相關成果以“A Rechargeable Quasi-symmetrical MoS₂Battery”為題發表在Joule上。

【圖文導讀】

圖1 金屬硫化物準對稱電池和EAM示意圖

（A）Li⁺和金屬硫化物的電化學反應及EAM過程的示意圖；

（B）金屬硫化物準對稱電池的示意圖。

圖2 調節電壓窗口，穩定硫氧化還原反應和其電化學性能圖

（A）1.7 V與上限壓調制的2.6 V、2.5 V和3.1 V電池的容量-電壓圖；

（B）調控下壓（截止電壓）為1.7 V和1.4 V容量-電壓圖；

（C）影響硫氧化還原穩定性的活性窗口示意圖；

（D）硫還原正極MoS₂的CV曲線；

（E）在100 mAg^-1下，原始MoS₂和硫還原MoS₂的充放電曲線；

（F）硫還原MoS₂的循環性能曲線。

圖3 正極EAM的顯微結構特征

（A）原始MoS₂的TEM圖像；

（B）EAM中0.01 V的MoS₂的TEM圖像；

（C）EAM中1.4 V的MoS₂的TEM圖像；

（D）EAM中3.1 V的MoS₂的TEM圖像；

（E）3.1 V和1.4 V和0.01 V電化學狀態下，MoS₂的XRD圖譜；

（F）EAM調控硫還原MoS₂正極材料的成分改變示意圖。

圖4 MoS₂負極和準對稱電池的電化學性能圖

（A）在100 mA·g^-1的電流密度下，0.01 V和1.4 V的充放電曲線；

（B）全電池的循環性能曲線；

（C）不同電流密度下，0.3和2.8 V的充放電曲線；

（D）在0.3和2.8 V中，電池的循環性能曲線。

【小結】

金屬硫化物的EAM調控是一種合成準對稱電池的有效的策略。通過調控過程，減弱金屬硫化物中硫陽離子和金屬陰離子，活化材料的氧化還原，采用MoS₂作為正極和負極的高容量對稱電池。這項工作有助于其他金屬硫化物、強催化劑和含硫金屬元素的化學吸附效應的探索；有助于進一步提高對稱電池的容量和穩定性。另外，調控金屬硫化物活性是一種有效控制其可逆性的方法。這有助于材料的制備、提高正負極材料的容量。因為轉化反應的內在動力學性質，EAM的概念有助于其他金屬硫化物和金屬鹵化物電池系統。

文獻鏈接：A Rechargeable Quasi-symmetrical MoS₂Battery（Joule, 2018, DOI: 10.1016/j.joule.2018.04.007）。

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