科学家首创高电压无负极钠硫电池新体系

上海交通大学副教授孙浩团队和中国科学院院士、复旦大学教授彭慧胜团队合作，在国际上首创高电压、无负极的钠硫电池新体系，有效突破了放电电压和安全性方面的限制，为发展新一代大规模储能技术提供了新路径。相关研究成果近日发表于《自然》。当前，如何开发资源丰富、运行安全、储能高效的电池新体系是全世界面临的重大挑战。室温钠硫电池具有高元素丰度和低成本优势，是大规模储能技术的重要候选路线。然而，基于单质硫到硫化钠的低价态反应路径（S0/S2-）使电池的放电电压普遍低于1.6伏，远低于传统锂/钠离子电池。同时，该低价态反应导致负极需要过量使用化学性质活泼的金属钠，给电池制备及运行带来严重的安全隐患。针对上述挑战，研究团队提出基于高价态硫反应路径（S0/S4+）的高电压、无负极的钠硫电池体系，使该电池放电电压大幅提升至3.6伏，并能于充电时在负极原位生成钠金属，从而实现在电池制备过程中不使用钠金属，显著提升了电池安全性和成本效益。团队进一步揭示了S0/S4+高价态氧化还原反应机制。通过优选含二氰胺钠的氯铝酸盐电解液，从分子尺度上破解了高价硫转化反应能垒高、可逆性差的难题。

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