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利用超高压(GP*)条件研究Na-S电池中的物质变化

更新时间:2020-03-22点击次数:450

        近日,来自燕山大学和北京高压科学研究中心的科研工作者们,对Na-S电池在超高压(GPa级)条件下的物质形态、导电率、化学键、相变进行了系列研究。相关论文发表在SCI期刊Journal of Materials Chemistry A上。

        Li-SNa-S电池作为全固态电池,具备很多优点,比如良好的电导率、较长的使用寿命和较大的存储电量。由于成本低廉,Na-S电池引起了人们的广泛兴趣。但是,也存在一些弊端,比如需要高温运行(>300摄氏度);电池在放电过程中,Na2S2的形成使得电池容量降至558 mAhg/S),这远远低于其理论电池容量1672 mAhg/S),制约了Na-S电池的发展。

        科研工作者们利用超高压装置获得一系列高压条件确认了4个新的稳定相,分别是Na3SNa5S3Na2S2Na2S3,在3.2 GPa7.0 GPa0.9 GPa条件下获得。之前未经确认的Na2S3(配合S32-阴离子)相比于Na2S2Na2S4,表现出更低的生成焓。之前预测的四方结构Na5S3伴随着无限S原子链(具有混合价态),*在碱金属硫化物中观察到。Na3S表现出一维电子特性,化学式表现为Na3S+e﹣,其中S原子占据了配位数Na12SNa3SNa5S3都表现出金属的固有特性,明显区别于其它半导体相。本研究有利于确认新的Na-S结构,有利于Na-S电池的电化学机理研究。

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