【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】大規(guī)模儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展對低成本、高安全、長壽命儲能電池需求迫切，室溫鈉硫(RT Na-S)電池依托鈉、硫地殼儲量豐富、理論能量密度高達(dá)1274 Wh kg?1的優(yōu)勢，是極具產(chǎn)業(yè)化潛力的儲能體系。碳酸鹽電解液成本低廉、可有效抑制長鏈多硫化鈉穿梭副反應(yīng)，是室溫鈉硫電池主流實(shí)用電解液體系；但該體系下硫發(fā)生“固-固”轉(zhuǎn)化反應(yīng)，鈉離子固相擴(kuò)散阻力大、硫-硫鍵斷裂能壘高，存在硫利用率低、極化嚴(yán)重、容量快速衰減等核心瓶頸，嚴(yán)重制約電池實(shí)際性能?，F(xiàn)有多孔碳、雜原子摻雜、電解液添加劑等策略僅能優(yōu)化常規(guī)“固-固”反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，無法從根源改變反應(yīng)路徑，難以突破體系固有局限。
 

　　針對上述問題，西安交通大學(xué)電氣學(xué)院王鵬飛教授團(tuán)隊(duì)通過限域熱解策略制備鐵原子分散多級孔碳載體Fe-N-C，在碳酸鹽電解液中將硫反應(yīng)由“固-固”重塑為高效“固-液-固”多級路徑。一系列表征表明，單原子鐵位點(diǎn)對硫氧化還原路徑重構(gòu)起到關(guān)鍵調(diào)控作用，F(xiàn)e 3d 與 S 3p強(qiáng)軌道雜化大幅降低轉(zhuǎn)化能壘，兼具多硫化物強(qiáng)錨定與優(yōu)異抗鈍化特性。電化學(xué)測試顯示，F(xiàn)e-N-C/S在2 A g?1電流密度下循環(huán)2000圈單圈衰減低至0.024%，硫利用率顯著提升。該體系可控生成液相中間體，在有效抑制親核副反應(yīng)的同時(shí)，避免引發(fā)嚴(yán)重界面劣化與大量容量損耗，為長壽命室溫鈉硫電池提供全新方案。
 

　　該研究成果以《碳酸鹽電解液中氧化還原路徑重構(gòu)實(shí)現(xiàn)長壽命鈉硫電池》(Redox-Pathway Reconstruction in Carbonate Electrolyte to Achieve Durable Na–S Battery)為題，發(fā)表在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte Chemie International Edition)上。西安交通大學(xué)副教授劉夢婷與碩士研究生胡鈴皎為本文的共同第一作者，西安交通大學(xué)王鵬飛教授、肖冰教授、中南大學(xué)吳飛翔教授為本文的共同通訊作者。論文第一單位為西安交通大學(xué)電工材料電氣絕緣全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室新型儲能與能量轉(zhuǎn)換納米材料研究中心。
 

　　該研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金、電工材料電氣絕緣全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、江蘇聚烽新能源科技有限公司、西安交通大學(xué)青年拔尖人才計(jì)劃、中國科協(xié)“青年人才托舉工程”、陜西省“高層次人才引進(jìn)計(jì)劃”以及西安交通大學(xué)思源學(xué)者和小米青年學(xué)者等經(jīng)費(fèi)資助。理論計(jì)算與表征測試工作得到西安交通大學(xué)高性能計(jì)算中心以及西安交通大學(xué)分析測試共享中心的支持。
 

　　引用：西安交大王鵬飛、肖冰、劉夢婷團(tuán)隊(duì)在鈉硫電池領(lǐng)域取得重要進(jìn)展 西安交通大學(xué) 【引用時(shí)間：2026年8月14日】