近年来，作为高经济效益的储能方案，钠离子电池在近年来逐渐受到重视。虽然钠离子在其电化学机制与锂离子有着极大的相对应，但前者在离子传输及效率上却因其较大的尺寸及重量而不及后者。这体现于钠离子负极材料较低的倍率及循环效率。目前报道提升钠离子传导率的方法除了在高容量的活性材料复合具高导电/离子材料，例如低维、高介孔碳材料（还原氧化石墨烯、MOF碳化生成多空材料等等），以及在微观纳米结构进行修饰以限制/缩小离子扩散长度，从而优化离子传输已期达到提升倍率性能。

结构表面修饰（surface engineering）优化活性材料（比表面积、孔隙率、孔径分布）往往能体现出非本征赝电容（extrinsic pseudocapacitance）特性。在近期《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上，新加坡科技与设计大学Hui Ying Yang团队利用高本征赝电容材料四硫化二钴合锰（MnCo₂S₄），对其离子传输特性及其赝电容趋向性进行密度泛函理论（density functional theory）分析，并利用其前驱体开发全新的表面修饰方法，提升其比表面积（80至153 m² g^-1）。

图1.

经动力学计算（赝电容vs.电荷存储贡献率），赝电容贡献从52.6˗73.4%提升至87.4˗94.1%。作为钠电池负极材料，此材料表现出了出色性能，兼具高容量（583 mAh g^-1, at 0.1 A g^-1）及长循环性能（>1200 圈，2 A g^-1）。半电池倍率可达10 A g^-1，并达到高容量 420 mAh g^-1。以碳复合磷酸钒钠（NaV₃(PO₄)₃/Carbon）作为正极材料，全电池性能可达到高倍率（2 A g^-1）和长循环性能（>200圈，200 mA g^-1）。

图2.

此成果及更详尽内容发表于近期的Advanced Functional Materials 期刊，论文与工作也得到澳大利亚伍伦贡大学的Yun Xiao Wang教授和郑州大学的王烨教授协助。

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Super-kinetically pseudocapacitive MnCo₂S₄ nano-urchins towards high-rate sodium-ion storage

Yew Von Lim, Shaozhuan Huang, Qingyun Wu, Dezhi Kong, Ye Wang, Yanfang Zhu, Yanxia Wang, Yun-Xiao Wang, Hua-Kun Liu, Shi-Xue Dou, Lay Kee Ang, Hui Ying Yang

Adv. Funct. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adfm.201909702