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雙金屬硫化物由于其豐富的氧化還原活性位點和高比容量而成為鈉離子電池（NIB）負極的潛在候選材料，而由于其嚴重的機械應變和緩慢的反應動力學，其倍率和循環性能受到限制。

在此，新加坡科技設計大學楊會穎教授等人首次提出了一系列立方尖晶石 XIn₂S₄（X=Fe、Co、Mn）負極用于超快和超穩定的鈉離子存儲。

FeIn₂S₄提供了其中最好的電化學性能和驚人的結果，特別是其高比容量（608.3 mAh g^-1@500 mA g^-1）、超快充電（在≈300 mAh g^-1的大容量輸入下，充電只需9-13秒）和超穩定循環能力（25000循環，每次循環容量損失率為0.000801% ），其綜合電化學性能超越了大多數其他報道的先進NIB負極材料。

圖1. In_2.77S₄和XIn₂S₄ (X = Fe, Co, Mn) 的電化學性能

此外，進一步的DFT計算和實驗結果表明，在立方尖晶石In_2.77S₄四面體位點的 Fe取代可以顯著提高其電導率、Na離子結合動力學和贗電容貢獻，降低其Na 離子擴散勢壘，并減輕其機械應變。

八面體位點的固有In骨架可以引發互補反應，可以結合鈉離子（脫）嵌入和轉化過程之間的優勢，在不影響其高可逆容量的情況下有利于穩定的循環。作者還組裝了具有優異電化學性能的FeIn₂S₄基全電池，進一步展示了其應用前景。這項工作證明了增強雙金屬硫化物內部協同作用以實現顯著電化學性能的可行性。

圖2. FeIn₂S₄的儲鈉機理研究

Cubic Spinel XIn₂S₄ (X=Fe, Co, Mn): A New Type of Anode Material for Superfast and Ultrastable Na-Ion Storage, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202102137

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楊會穎AEM：立方尖晶石XIn2S4作為新型超快超穩定儲鈉負極

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