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有機硫由于其高容量、多樣的結構和優異的電化學性能而成為可充電金屬電池的有前途的正極材料。然而迄今為止，文獻中還沒有報道過在室溫條件下有希望的可充電鈉-有機硫電池。

在此，鄭州大學付永柱教授等人揭示了三種有機硫化合物，即 4,4′-硫代雙苯硫醇 (TBBT)、1,4-苯二硫醇 (1,4-BDT) 和二苯二硫醚 (DPDS) 在室溫可充電鈉電池中的電化學行為。

結果表明當使用Nafion膜時，充電過程中會形成大的有機硫低聚物，它們很容易被Nafion膜中的納米級離子導電簇阻擋。此外，大的有機硫單體也會被堵塞，800小時后只有5.4% 的TBBT通過Nafion膜擴散。

圖1. 第一次循環后電池帶電產物的質譜圖及Na-有機硫電池示意圖

Na|TBBT電池在300次循環（2420小時）后仍保持理論容量的77%。此外，Na|TBBT氧化還原液流電池也顯示出良好的可充電性，有機硫的利用率明顯高于文獻中的無機硫陰極。

由于中等的分子尺寸，除了無機硫和含硫聚合物外，有機硫低聚物有望為開發高容量硫屬元素正極提供新的途徑。這項工作可以為抑制可溶性有機電極材料的穿梭提供靈感，從而實現可充電堿金屬電池的高性能。

圖2. Na|TBBT電池的電化學性能

Size Effect of Organosulfur and In Situ Formed Oligomers Enables High-Utilization Na-Organosulfur Batteries, Advanced Materials. 2021. DOI: 10.1002/adma.202100824

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鄭州大學AM：有機硫和原位生成低聚物的尺寸效應實現高利用率的鈉-有機硫電池

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