随着全球对可再生能源存储需求的激增，室温钠硫电池（RT/Na─S）因其高理论容量（1672 mAh g⁻¹）和低成本成为研究热点。然而，硫的绝缘特性及多硫化钠在液-固（Na₂S₄→Na₂S₂）和固-固（Na₂S₂→Na₂S）转化过程中的缓慢动力学，导致电池实际容量快速衰减和循环寿命不足。这一“转化效率困境”严重制约了其商业化进程，亟需开发新型催化剂以突破反应能垒。

      针对这一关键问题，前沿交叉科学研究中心汪德高联合北京航空航天大学及中国科学院上海高等研究院开展合作研究，通过钒-钴双原子锚定氮掺杂MXene（VCo DACs/N-MXene），创新性地解决了上述难题。团队采用实验与理论计算相结合的策略： 1）结构设计：在富空位N-MXene上构建N桥连的V-Co双原子位点，通过同步辐射和DFT计算证实其强电子相互作用； 2）性能验证：优化后的电池在0.1 C下实现1255.3 mAh g⁻¹的高容量，1 C循环1500次后单圈容量衰减仅0.001%； 3）机制解析：发现VCo双原子位将固-固转化能垒从单原子的1.17/0.96 eV显著降至0.53 eV，XANES证实其独特的电子溢出效应可加速充放电过程中的电子传输，双原子协同作用通过降低多硫化钠转化的吉布斯自由能，双向优化了反应动力学，使电池同时具备高容量和超长循环稳定性。该研究首次在钠硫电池中实现双原子位点的电子溢出效应调控，具有三重创新价值：1）科学层面：揭示了双原子位点通过电子再分配降低反应能垒的原子级机制；2）技术层面：为MXene基材料设计提供了“双原子协同催化”的新范式；3）应用层面：所开发的电极材料可使钠硫电池容量保持率提升约40%，为大规模储能系统开发铺平道路。 这项研究不仅为高能电池催化剂设计提供了新思路，也为其他涉及多步电子转移的能源转化装置（如锂硫电池、燃料电池）提供了借鉴。未来通过调控更多元化的双原子组合，有望进一步解锁材料催化潜力的“天花板”。

      相关研究以“Improving Conversion Kinetics of Sodium Polysulfides through Electron Spillover Effect with V/Co Dual-Atomic Site Anchoring on N-Doped MXene”为题，发表于材料领域顶尖期刊《先进材料》上（Advanced Materials 2025, 2501371）。本论文的第一作者为刘荣辉博士，通讯作者为吴鹏飞博士后、郭玲玲研究员和汪德高研究员。该研究工作获宁波市顶尖人才团队计划、国家自然科学基金（22106166）以及中国博士后科学基金（2022M723253）资助。

图1 RT/Na-S电池中VCo DACs/N-MXene的电化学性能以及提高NaPS转化率的内在机理