IT之家 1 月 8 日消息，上海交通大學(xué)變革性分子前沿科學(xué)中心孫浩副教授團(tuán)隊(duì)于今日在《自然》（Nature）在線發(fā)表題為“High-voltage anode-free sodium-sulfur batteries”的研究論文。

這項(xiàng)研究將傳統(tǒng)堿金屬-硫電池體系的 S⁰/S^2?低價(jià)態(tài)反應(yīng)路徑變革為 S⁰/S⁴⁺的高價(jià)態(tài)反應(yīng)路徑，在國際上首創(chuàng)高電壓、無負(fù)極的鈉硫電池新體系，有效突破了放電電壓和安全性方面的限制，為發(fā)展新一代大規(guī)模儲能技術(shù)提供了全新路徑。

室溫鈉硫電池具有高元素豐度和低成本優(yōu)勢，是大規(guī)模儲能技術(shù)的重要候選路線。然而基于單質(zhì)硫到硫化鈉的低價(jià)態(tài)反應(yīng)路徑（S⁰/S^2?）使電池的放電電壓普遍低于 1.6 V，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)鋰 / 鈉離子電池。同時(shí)，該低價(jià)態(tài)反應(yīng)導(dǎo)致負(fù)極需要過量使用化學(xué)性質(zhì)活潑的金屬鈉，為電池制備及運(yùn)行帶來嚴(yán)重安全隱患。

針對上述挑戰(zhàn)，孫浩團(tuán)隊(duì)提出基于高價(jià)態(tài)硫反應(yīng)路徑（S⁰/S⁴⁺）的高電壓、無負(fù)極的鈉硫電池體系（圖 1）?；?S/SCl₄ 的高價(jià)態(tài)可逆反應(yīng)（理論容量為 3350 mAh/g），使該電池放電電壓大幅提升至 3.6 V，并能充電時(shí)在負(fù)極原位生成鈉金屬，從而在電池制備過程中不使用鈉金屬，顯著提升了電池安全性和成本效益。

該工作實(shí)現(xiàn)了鈉硫電池反應(yīng)從“低價(jià)態(tài)還原”到“高價(jià)態(tài)氧化”的路線創(chuàng)新，推動(dòng)了電池結(jié)構(gòu)從“過量鈉金屬”向“無負(fù)極結(jié)構(gòu)”的重要跨越。不僅突破了長期制約堿金屬-硫電池體系發(fā)展關(guān)鍵性能局限，更為構(gòu)建低成本、可持續(xù)、高性能的新型儲能體系提供了理論依據(jù)與技術(shù)支撐，有望在大規(guī)模儲能、低空經(jīng)濟(jì)、人工智能、國防軍事等重大需求領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用。

上海交通大學(xué)變革性分子前沿科學(xué)中心孫浩副教授和復(fù)旦大學(xué)彭慧勝院士為論文共同通訊作者。變革性分子前沿科學(xué)中心博士生耿世濤和袁斌（已畢業(yè)）為論文共同第一作者。

IT之家附論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09867-2

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