재충전 가능한 Na–S 배터리를 위한 단일 원자 이트륨 공학 자누스 전극

재충전 가능한 Na-S 배터리의 개발은 상당히 높은 에너지 밀도, 원소의 풍부함, 낮은 비용 덕분에 매우 유망하지만, S 종의 느린 산화환원 동역학, 폴리설파이드 셔틀 효과, Na 덴드라이트 성장 문제에 직면해 있습니다. 이론에 기반한 예측에 따라 희토류 금속 이트륨(Y)-N4 단위가 폴리설파이드의 화학적 친화성과 그들의 전기 촉매 전환, 그리고 가역적인 균일 Na 침착을 위한 유리한 자누스 사이트로 스크리닝되었습니다. 이를 위해, 질소가 도핑된 로姆보도데카헤드론 탄소 호스트(Y SAs/NC)에 Y 단일 원자를 통합한 단일 원자 하이브리드를 준비하기 위해 금속 유기 골격(MOF)을 채택하였으며, 이는 나트륨 친화성과 황 친화성의 유리한 자누스 속성을 특징으로 하여 Na-S 전지의 나트륨 양극 및 황 음극의 호스트로 사용될 때 매우 바람직한 전기화학적 성능을 나타냅니다. 인상적으로, Na-S 전지는 822 mAh g-1의 높은 용량을 전달할 수 있으며, 높은 전류 밀도 5 A g-1에서 1000 사이클 동안 97.5%의 용량 유지를 보여주는 초내구성을 자랑합니다. 개념 증명 3D 인쇄 배터리와 Na-S 파우치 셀은 이러한 Na-S 배터리의 잠재적인 실제 응용을 검증하며, 에너지 저장 또는 전력 배터리의 향후 응용을 위한 유망한 Na-S 전지 개발에 대한 전망을 밝힙니다.