金屬硫化物因具有高容量和低成本的優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是鈉離子電池（SIBs）有前途的負(fù)極材料，但普遍存在的低倍率和高充電平臺(tái)等問題極大地阻礙了它們?cè)谌姵刂械膽?yīng)用。

在此，北京化工大學(xué)邱介山教授及澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）郝曉娟博士、Anthony F. Hollenkamp等人以納米分散的SnS₂和CoS₂相組裝的碳納米管 (CNT) 串狀金屬硫化物超結(jié)構(gòu) (CSC) 為例，在醚基電解液中初步研究了類似于高熵材料的雞尾酒效應(yīng)以解決上述挑戰(zhàn)。

CSC負(fù)極中金屬硫化物的高納米分散性是雞尾酒效應(yīng)的基礎(chǔ)，能夠規(guī)避不同金屬硫化物的固有缺陷。通過使用醚基電解液，金屬硫化物的可逆性大大提高，以維持雞尾酒效應(yīng)的長(zhǎng)期有效性。

圖1. CSC負(fù)極優(yōu)異電化學(xué)行為的機(jī)理研究

因此，CSC有效地克服了SnS₂的低倍率缺陷和CoS₂的高平臺(tái)缺陷，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高倍率和低平臺(tái)。在半電池中，CSC負(fù)極顯示出在20 A g^-1下327.6 mAh g^-1的超高倍率能力，且平均充電電壓顯著降低至約0.62 V。

組裝好的CSC//Na_1.5VPO_4.8F_0.7全電池顯示出良好的倍率性能和高平均放電電壓（2.57 V）。動(dòng)力學(xué)分析證實(shí)，與單相和混合相相比，雞尾酒效應(yīng)在很大程度上促進(jìn)了CSC中的電荷轉(zhuǎn)移和離子擴(kuò)散，機(jī)理研究表明納米分散的SnS₂和CoS₂相之間的替代和互補(bǔ)電化學(xué)過程是導(dǎo)致CSC充電電壓降低的原因。

這種雞尾酒效應(yīng)有效地增強(qiáng)了金屬硫化物負(fù)極的實(shí)用性，將推動(dòng)高倍率/電壓鈉離子全電池的發(fā)展。

圖2. 全電池的電化學(xué)性能

Electrolyte/Structure-Dependent Cocktail Mediation Enabling High-Rate/Low-Plateau Metal Sulfide Anodes for Sodium Storage, Nano-Micro Letters 2021. DOI: 10.1007/s40820-021-00686-4