近日，來自燕山大學(xué)和北京高壓科學(xué)研究中心的科研工作者們，對Na-S電池在超高壓（GPa級）條件下的物質(zhì)形態(tài)、導(dǎo)電率、化學(xué)鍵、相變進(jìn)行了系列研究。相關(guān)論文發(fā)表在SCI期刊Journal of Materials Chemistry A上。

        Li-S和Na-S電池作為全固態(tài)電池，具備很多優(yōu)點，比如良好的電導(dǎo)率、較長的使用壽命和較大的存儲電量。由于成本低廉，Na-S電池引起了人們的廣泛興趣。但是，也存在一些弊端，比如需要高溫運(yùn)行（＞300攝氏度）；電池在放電過程中，Na2S2的形成使得電池容量降至558 mAh（g/S），這遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其理論電池容量1672 mAh（g/S），制約了Na-S電池的發(fā)展。

        科研工作者們利用超高壓裝置獲得一系列高壓條件確認(rèn)了4個新的穩(wěn)定相，分別是Na3S、Na5S3、Na2S2和Na2S3，在3.2 GPa、7.0 GPa和0.9 GPa條件下獲得。之前未經(jīng)確認(rèn)的Na2S3（配合S32-陰離子）相比于Na2S2和Na2S4，表現(xiàn)出更低的生成焓。之前預(yù)測的四方結(jié)構(gòu)Na5S3伴隨著無限S原子鏈（具有混合價態(tài)），*在堿金屬硫化物中觀察到。Na3S表現(xiàn)出一維電子特性，化學(xué)式表現(xiàn)為Na3S+e﹣，其中S原子占據(jù)了配位數(shù)Na12S。Na3S和Na5S3都表現(xiàn)出金屬的固有特性，明顯區(qū)別于其它半導(dǎo)體相。本研究有利于確認(rèn)新的Na-S結(jié)構(gòu)，有利于Na-S電池的電化學(xué)機(jī)理研究。

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