【研究背景】
室溫鈉硫電池因其理論比容量高(1274 W·h·kg-1)、硫和鈉資源分布廣泛價格低廉，被視為下一代固定儲能解決方案獲得越來越多的關注。然而，這種電池體系依然面臨許多挑戰，最為緊迫的就是不利的硫衍生物種溶解、穿梭于電解液中，并造成鈉金屬負極不穩定。
【工作介紹】
近日，西南大學戚鈺若研究員和徐茂文教授提出了一種由無機NaBr以及親鈉組分如Sn和鈉-錫(Na-Sn)合金組成的復合電極(表示為NBS)，以解決含多硫化物電解液中鈉金屬負極面臨的挑戰。該電極在含有硫衍生物的電解液中具有四個關鍵優勢：(1)NBS電極由于其增加的機械強度和均勻的鈉沉積而有效地減輕了鈉枝晶的形成。(2)通過保持良好的Na+親和力和均一的Na+通量確保了負極的界面穩定性。(3)NBS電極對硫衍生物表現出很強的抗腐蝕能力，其特征在于與硫衍生物的弱吸附和有限的電荷轉移，以及較低的Na2S2/Na2S解離能壘。(4)即使在存在硫衍生物的電解液中，該電極由于具有低Na+擴散勢壘和快速Na+遷移速率，該電極也能保持快速的反應動力學。該成果以《Engineered Sodium Metal Anodes: Tackling Sulfur-Derivative Challenges for Advanced Sodium-Sulfur Batteries》為題，發表在國際權威期刊《Advanced Energy Materials》。趙晴為本文第一作者。
圖1. 含硫衍生物電解液中NBS電極和保護機制的示意圖。
【內容表述】
圖2. NBS負極的結構和表征。a-b)橫截面和表面FESEM圖像;c)XRD圖譜;d)Br3d XPS光能譜;e)Sn3d XPS能譜;f)Na1s XPS能譜;g) NBS結構的示意圖。
X射線衍射(XRD)圖譜(圖2c)表明，NaBr和Na15Sn4是主要的結晶相。隨后，利用X射線光電子能譜(XPS)結合濺射刻蝕技術，分析了這些組分的深度分布(圖2d-f)。深度剖析顯示NaBr在電極垂直方向上均勻分布。圖2e中，Sn和無定形貧Na合金(NaxSny)。通過深度剖析，發現NaxSny的含量增加，同時Sn的元素含量下降。另一對在較低結合能的峰出現在Na15Sn4
聲明：
“工程化鈉金屬負極：應對鈉硫電池中硫衍生物挑戰” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：戚鈺若研究員、徐茂文教授
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2025年08月05日 ~ 07日 
