【研究背景】
室温钠硫电池因其理论比容量高(1274 W·h·kg-1)、硫和钠资源分布广泛价格低廉，被视为下一代固定储能解决方案获得越来越多的关注。然而，这种电池体系依然面临许多挑战，最为紧迫的就是不利的硫衍生物种溶解、穿梭于电解液中，并造成钠金属负极不稳定。
【工作介绍】
近日，西南大学戚钰若研究员和徐茂文教授提出了一种由无机NaBr以及亲钠组分如Sn和钠-锡(Na-Sn)合金组成的复合电极(表示为NBS)，以解决含多硫化物电解液中钠金属负极面临的挑战。该电极在含有硫衍生物的电解液中具有四个关键优势：(1)NBS电极由于其增加的机械强度和均匀的钠沉积而有效地减轻了钠枝晶的形成。(2)通过保持良好的Na+亲和力和均一的Na+通量确保了负极的界面稳定性。(3)NBS电极对硫衍生物表现出很强的抗腐蚀能力，其特征在于与硫衍生物的弱吸附和有限的电荷转移，以及较低的Na2S2/Na2S解离能垒。(4)即使在存在硫衍生物的电解液中，该电极由于具有低Na+扩散势垒和快速Na+迁移速率，该电极也能保持快速的反应动力学。该成果以《Engineered Sodium Metal Anodes: Tackling Sulfur-Derivative Challenges for Advanced Sodium-Sulfur Batteries》为题，发表在国际权威期刊《Advanced Energy Materials》。赵晴为本文第一作者。
图1. 含硫衍生物电解液中NBS电极和保护机制的示意图。
【内容表述】
图2. NBS负极的结构和表征。a-b)横截面和表面FESEM图像;c)XRD图谱;d)Br3d XPS光能谱;e)Sn3d XPS能谱;f)Na1s XPS能谱;g) NBS结构的示意图。
X射线衍射(XRD)图谱(图2c)表明，NaBr和Na15Sn4是主要的结晶相。随后，利用X射线光电子能谱(XPS)结合溅射刻蚀技术，分析了这些组分的深度分布(图2d-f)。深度剖析显示NaBr在电极垂直方向上均匀分布。图2e中，Sn和无定形贫Na合金(NaxSny)。通过深度剖析，发现NaxSny的含量增加，同时Sn的元素含量下降。另一对在较低结合能的峰出现在Na15Sn4
声明：
“工程化钠金属负极：应对钠硫电池中硫衍生物挑战” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：戚钰若研究员、徐茂文教授
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2025年06月20日 ~ 22日 
