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Adv. Mater.| 杜菲、鹿可团队在全固态钠硫电池研究方面取得进展

时间:2026-11-03 09:03:49 点击:

近日,香蕉视频 新型电池物理与技术教育部重点实验室杜菲、鹿可等在低压厚正极固态钠硫电池领域取得重要进展,相关成果以“Chemically Reactivatable Sulfide Interfaces for LowPressure ThickCathode SolidState Na–S Batteries”为题发表在国际综合期刊《Advanced Materials》上。

 

固态钠硫电池是极具前景的高能量存储体系,但高硫负载厚正极在低压工况下,硫转化过程会造成固-固接触持续损耗,绝缘硫化物脱离导电网络,引发正极界面钝化、电荷恢复不完全,制约电池实际能量密度发挥。现有研究大多在高压条件下开展,依靠外部机械压力维持电极接触,难以面向实用化低堆叠压力的应用场景。

 

针对上述难题,研究团队将Fe3CMnO异质位点嵌入氮掺杂空心碳纳米管,构筑具备化学可再活化能力的硫化物异质界面。该异质界面兼顾碳侧电子耦合、硫化物亲和作用与界面极化效应,在机械约束弱化的条件下,抑制局部硫化物团聚,维持充电阶段硫物种可逆转化。测试表明,保留10 MPa条件下80%放电容量所需工作压力,对比对照组正极由约2 MPa降至0.2 MPa。在硫负载8.3mg/cm2、厚度200 μm厚正极条件下,0.2 MPa 低压环境可实现稳定可逆循环,组装软包电池基于正极的能量密度可达696 Wh/kgcathode。

 

研究结合原位拉曼、原位硫K边X射线吸收谱,直观解析硫化物从可反应状态向钝化残余物演变过程;依托理论计算揭示异质界面调控硫化物吸附、加速硫化钠分解氧化的微观机制,建立“硫化物界面可再活化”的设计思路,将硫的可逆转化与严苛机械约束解耦,为高负载、低压力固态钠硫电池正极设计提供全新策略。

 

香蕉视频 刘筱凡(2026级博士生)第一作者,张红研究员(材料香蕉视频 )、鹿可教授、杜菲教授为共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金项目资助,同时获得香蕉视频 仪器共享平台的实验支持。

论文链接:

//doi.org/10.1002/adma.75607

 

编校|鹿可

排版|于跃

审核|姚明光、杨景