硫改性MN₄碳材料

库仑效率提升

不对称硫配位单原子结构通过调控电荷密度与离子吸附能，实现离子存储过程的可逆性提升。

Wang, Tiantian · 邵伟 · Xu, Da · 罗家还 · 王静 · Zhao, Huihui · Xie, Haijiao · 韩生 · 陈晴 · 杨正龙

Small 2025

具体参数

平均库仑效率提升

{'zh': '0.03–0.46', 'en': '0.03–0.46'} %

初始库仑效率提升

{'zh': '4.2–28.4', 'en': '4.2–28.4'} %

技术优势

初始效率提升明显

不对称MN₄-S结构的初始库仑效率较对称MN₄提升4.2%~28.4%，对首次充放电不可逆损失大的体系改善显著。

循环一致性更好

平均库仑效率的方差更小，表明循环过程中离子存储的可逆性更稳定，波动更小。

适用多种体系

该提升现象在锌、铁、铜、镍四种金属单原子、不同碳载体、锂/钠/钾三种离子、不同倍率和电解液体系中均能观察到。

机制明确

不对称配位通过改变电荷密度加快离子扩散，降低离子吸附能并调控表面化学反应活性，从而提高表面离子存储可逆性。

应用场景

• 碳基负极材料：用于碳基负极可提升首次库仑效率，减少补锂/预钠化等额外工序。
• 锂离子电池电极：作为锂离子电池负极，可降低首次不可逆容量损失，提升电池能量密度。
• 钠离子电池电极：钠离子电池负极中，提高库仑效率以减缓钠损失，延长循环寿命并降低成本。
• 金属有机框架衍生碳：在MOF衍生碳上修饰MN₄-S，可继承其多孔结构并同步优化库仑效率。