超高压（GPa级）条件研究Na-S电池中的物质变化

        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-S和Na-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 mAh（g/S），这远远低于其理论电池容量1672 mAh（g/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Na3S、Na5S3、Na2S2和Na2S3，在3.2 GPa、7.0 GPa和0.9 GPa条件下获得。之前未经确认的Na2S3（配合S32-阴离子）相比于Na2S2和Na2S4，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），首次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Na12S。Na3S和Na5S3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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