综述：MoS2基钠离子电池负极材料：近期发展与关键工程策略

本综述系统评述了MoS2基材料作为钠离子电池（SIBs）负极的最新研究进展。文章重点分析了异质元素掺杂、缺陷工程、相态调控（2H/1T）以及与碳材料、金属氧化物、MXenes复合等关键工程策略，深入探讨了其对材料结构完整性、电子特性、离子传输及循环稳定性的影响，为开发高性能、耐用的SIBs负极提供了重要的设计原则和前瞻视角。

　　

Introductions

可持续能源系统的转型对于应对全球能源危机和减缓环境恶化至关重要。可充电电池作为领先的电化学储能技术，因其满足高能量密度、长循环寿命和轻量化设计等关键需求而受到极大关注。其中，锂离子电池（LIBs）由于其优越的性能，在便携式电子设备和电动汽车应用中占据主导地位。然而，锂资源的有限性和地理分布不均促使人们寻找成本效益高且地球储量丰富的替代品。钠基系统，特别是钠离子电池（SIBs），作为一种有前景的替代方案引起了越来越多的兴趣。但SIBs的广泛应用受到其欠佳的电化学性能的限制，其发展主要受限于缺乏能够应对钠离子较大离子半径、有限扩散动力学及相关结构不稳定性挑战的高性能负极材料。

Sodium storage mechanism of MoS₂-based anode materials

二硫化钼（MoS₂）作为一种二维过渡金属硫化物（TMD），因其高理论容量（约670 mAh g^?1）和结构适应性而成为SIBs负极材料的重要候选者。MoS₂中的钠存储行为涉及一个多步骤过程，由插层、转化反应和赝电容贡献共同主导（图2c）。这一过程受其晶体相（2H相与1T相）、缺陷工程和复合材料设计的调控。其层状结构为钠离子的可逆嵌入/脱出提供了有利条件。

Hetero-element doping

异质元素掺杂是调控MoS₂负极材料电子和离子特性的高效策略，能显著提升其在钠离子存储应用中的性能。通过引入外来原子，该策略可以优化材料的本征特性、表面积、导电性、离子扩散能力和结构稳定性，最终提高SIBs的效率和耐久性。掺杂还能增加电子密度，改变MoS₂的能带结构，从而增强其电导率，并扩大层间距以促进钠离子的传输。

Compositing of MoS₂ anode

像二硫化钼这样的过渡金属硫化物（TMDs）因其独特的电子和电化学性质在储能应用中颇具吸引力。MoS₂的层状二维（2D）结构和较大的层间距是其电池性能卓越的原因。然而，原始MoS₂存在固有的缺点：导电性相对较低，且在反复充放电循环中容易发生容量衰减。在循环过程中，材料会经历显著的体积变化，导致结构退化和活性物质剥落。为了解决这些问题，将MoS₂与碳材料（如石墨烯、碳纳米管）、金属氧化物或MXenes等材料复合已被证明是有效的途径。这些复合材料能够提供导电网络，缓冲体积膨胀，并产生协同效应，从而显著提升倍率性能和循环稳定性。

Summary and outlook

二硫化钼负极材料已经取得了巨大进展，但一些基本挑战仍未解决。关键限制包括界面和相不稳定性以及多变的电荷存储动力学。在钠化过程中，MoS₂会经历转化反应生成钼金属和Na₂S；新形成的内部界面通常化学性质不稳定，导致活性物质粗化和容量损失。同样，反复的2H–1T相变（以及Na_xMoS₂向Mo + Na₂S的逆转化）会引入晶格应变，影响长期稳定性。未来的研究方向应集中在精确控制掺杂剂分布、优化复合材料界面工程、深入理解电荷存储机制，以及开发可扩展且成本效益高的合成方法上，以推动MoS₂基负极走向商业化可行的钠离子电池技术。