近日，來(lái)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(duì)Na-S電池在超高壓（GP*）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(diǎn)，比如良好的電導(dǎo)率、較長(zhǎng)的使用壽命和較大的存儲(chǔ)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(guò)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(gè)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S₃^2-陰離子）相比于Na₂S₂和Na₂S₄，表現(xiàn)出更低的生成焓。之前預(yù)測(cè)的四方結(jié)構(gòu)Na₅S₃伴隨著無(wú)限S原子鏈（具有混合價(jià)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)了高的配位數(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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