近日，上海理工大学王云晓教授联合悉尼科技大学汪国秀教授，Michel Armand教授及复旦大学赖伟鸿青年研究员合作，在Nature Communications上发表题为“Understanding the charge transfer effects of single atoms for boosting the performance of Na-S batteries”的文章。伍伦贡大学雷耀杰为第一作者，能源材料科学研究院特聘教授王云晓为通讯作者。
通过电极材料的有效电子流动对于实现高性能钠硫电池至关重要，然而环状硫分子（S8）较差的导电性会阻碍电子通过电极结构。这种情况会导致反应不完全和产生亚稳产物。为了提高电池的性能，锚定能够促进电子的转移的活性位点（electrification units）以加速硫分子的解离并在充放电过程中增加稳定产物的选择性是非常重要的。根据以往的催化理论，作者认为建立具有快速电子转移能力的弱分子间键结合力是实现硫解离低能量障碍的必要条件。硫分子的快速解离可以避免不稳定的长链多硫化钠的形成，从而增强对稳定的短链的多硫化物的选择性。为了验证这个模型，作者通过制备一系列支撑在多孔氮掺杂碳纳米球上的单原子金属催化剂（M1-PNC），实验性地研究了不同单原子对室温钠硫电池反应途径和产物选择性的影响。这些催化剂包括锰（Mn1）、铁（Fe1）、钴（Co1）、锡（Sn1）、镍（Ni1）和铜（Cu1），每种单原子都显示出不同的电子转移能力。由于更强的贡献电子能力，Mn1促进了聚多硫化物的分解，导致稳定的短链多硫化物的生成。
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汪国秀/王云晓/赖伟鸿Nat. Commun：理解单原子催化剂的电荷转移效应，以提高钠硫电池的性能。
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