首创新型钠硫电池：无负极高压技术取得关键突破

来源：科技日报

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曾玉竹 科技日报记者 王春

近日，上海交通大学变革性分子前沿科学中心孙浩副教授团队在新型储能技术领域取得关键进展。研究团队提出了一种高电压、无负极的钠硫电池体系，有望突破传统钠硫电池在放电电压和安全性方面的瓶颈，为发展下一代大规模储能技术开辟全新路径。相关成果于1月8日发表在国际学术期刊《自然》上。

室温钠硫电池因硫、钠元素储量丰富、成本低廉，被视为大规模储能的重要方向。然而，传统电池依赖单质硫到硫化钠的低价态反应路径，导致放电电压普遍低于1.6伏。该反应还需在负极使用大量活泼的金属钠，不仅增加制备复杂性，也带来严重安全隐患。

针对上述问题，研究团队提出了单质硫到四氯化硫的高价态硫反应路径，由此首创高压、无负极的钠硫电池体系，使放电电压提升至3.6伏，并在电池制备时完全避免使用金属钠，从而大幅提升了安全性。

“硫具有-2到+6的丰富价态，过去50年研究主要利用0到-2价储能。”孙浩解释说，“我们希望另辟蹊径，开拓0到+4价的新路径，以突破低压限制。但是硫的高价态转化极具挑战，好比攀登珠峰。我们提出的催化活化策略，就像在山脚下建立珠峰大本营，同时引入氯原子作为‘向导’，协助硫逐步被氧化，最终成功‘登顶’至高价态。这一过程意外地避免了负极钠金属使用，可谓一举解决了电压与安全两大核心难题。”

该研究实现了钠硫电池从“低价态还原”到“高价态氧化”的路线革新，推动了电池结构从“过量钠金属”向“无负极结构”的重要跨越。不仅突破了长期制约碱金属-硫电池发展的性能局限，也为构建低成本、可持续、高性能的新型储能体系提供了理论依据与技术支撑，有望在大规模储能、低空经济及人工智能等重大需求领域发挥关键作用。