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?安大鹿可Angew：高能全固態(tài)Na-S電池的準(zhǔn)固態(tài)硫轉(zhuǎn)化

高能量密度（1274 Wh kg^-1）和高安全性使全固態(tài)Na-S電池在儲(chǔ)能系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，不可控的固-液-固多相轉(zhuǎn)化及其相關(guān)的緩慢多硫化物氧化還原動(dòng)力學(xué)對(duì)調(diào)整實(shí)際Na-S電化學(xué)的硫形態(tài)途徑提出了巨大的挑戰(zhàn)。

在此，安徽大學(xué)鹿可團(tuán)隊(duì)提出了一種新的矩陣設(shè)計(jì)方法，該方法具有獨(dú)立的雙催化位點(diǎn)，可以控制電池循環(huán)過(guò)程中串聯(lián)的多硫化物轉(zhuǎn)化和可逆硫轉(zhuǎn)化。結(jié)果表明，N、P雜原子更有利于催化長(zhǎng)鏈多硫化物還原，而PtNi納米晶則在放電過(guò)程中操縱Na₂S₄直接到Na₂S的低動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)化。

此外，在強(qiáng)耦合 PtNi 和 N、P 共摻雜碳主體上沉積的 Na₂S 具有極高的反應(yīng)性，并且在電池充電過(guò)程中很容易地恢復(fù)到 S8且無(wú)需鈍化活性物質(zhì)?；诖耍虘B(tài)軟封裝Na-S軟包電池在60℃下具有穩(wěn)定循環(huán)且保持876 mAh g_S^-1的高比容量和608 Wh kg_cathode^-1的高能量。

圖1. 結(jié)構(gòu)表征

總之，該工作報(bào)道了一種雙功能電催化正極的設(shè)計(jì)策略和雙向串聯(lián)催化效應(yīng)以促進(jìn)基于準(zhǔn)固態(tài)可逆硫轉(zhuǎn)化機(jī)制的先進(jìn)全固態(tài)Na-S電池的發(fā)展。具體而言，作者制備了強(qiáng)耦合PtNi合金和N、P共摻雜碳復(fù)合材料，并將其作為雙功能電化劑基質(zhì)，用于調(diào)節(jié)硫的氧化還原。

研究表明，雜原子摻雜加速了Na₂S_8/6 Na₂S₄還原，同時(shí)PtNi納米晶催化Na₂S₄向Na₂S的直接轉(zhuǎn)化。基于此，所得到的正極顯示出長(zhǎng)的循環(huán)壽命和超高的能量效率，平均庫(kù)侖效率為99.52%。此外，使用S/PtNi-NPC正極的軟包電池提供了700 mAh g^-1的高容量和750Wh kg^-1的能量密度。因此，該工作提出的雙向串聯(lián)化機(jī)制為充分利用硫的氧化還原作用提供了一種重要的策略。

圖2. 電池性能

Quasi-Solid Sulfur Conversion for Energetic All-Solid-State Na-S Battery, Angewandte Chemie International Edition 2024 DOI: 10.1002/anie.202402274

原創(chuàng)文章，作者：Jenny（小琦），如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/03/24/6bbacbea1c/

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