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利用超高壓(GP*)條件研究Na-S電池中的物質變化

閱讀:327        發布時間:2019-7-2

   近日,來自燕山大學和北京高壓科學研究中心的科研工作者們,對Na-S電池在超高壓(GP*)條件下的物質形態、導電率、化學鍵、相變進行了系列研究。相關論文發表在SCI期刊Journal of Materials Chemistry A上。 

   Li-S和Na-S電池作為全固態電池,具備很多優點,比如良好的電導率、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),這遠遠低于其理論電池容量1672 mAh(g/S),制約了Na-S電池的發展。

   科研工作者們利用超高壓裝置獲得一系列高壓條件確認了4個新的穩定相,分別是Na3SNa5S3Na2S2Na2S3在3.2 GPa、7.0 GPa和0.9 GPa條件下獲得。之前未經確認的Na2S3(配合S32-陰離子)相比于Na2S2Na2S4,表現出更低的生成焓。之前預測的四方結構Na5S3伴隨著無限S原子鏈(具有混合價態),在堿金屬硫化物中觀察到。Na3S表現出一維電子特性,化學式表現為Na3S+e,其中S原子占據了高的配位數Na12SNa3SNa5S3都表現出金屬的固有特性,明顯區別于其它半導體相。本研究有利于確認新的Na-S結構,有利于Na-S電池的電化學機理研究。

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