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高能量密度（1274 Wh kg^-1）和高安全性使全固態Na-S電池在儲能系統中具有廣闊的應用前景。然而，不可控的固-液-固多相轉化及其相關的緩慢多硫化物氧化還原動力學對調整實際Na-S電化學的硫形態途徑提出了巨大的挑戰。

在此，安徽大學鹿可團隊提出了一種新的矩陣設計方法，該方法具有獨立的雙催化位點，可以控制電池循環過程中串聯的多硫化物轉化和可逆硫轉化。結果表明，N、P雜原子更有利于催化長鏈多硫化物還原，而PtNi納米晶則在放電過程中操縱Na₂S₄直接到Na₂S的低動力學轉化。

此外，在強耦合 PtNi 和 N、P 共摻雜碳主體上沉積的 Na₂S 具有極高的反應性，并且在電池充電過程中很容易地恢復到 S8且無需鈍化活性物質。基于此，全固態軟封裝Na-S軟包電池在60℃下具有穩定循環且保持876 mAh g_S^-1的高比容量和608 Wh kg_cathode^-1的高能量。

圖1. 結構表征

總之，該工作報道了一種雙功能電催化正極的設計策略和雙向串聯催化效應以促進基于準固態可逆硫轉化機制的先進全固態Na-S電池的發展。具體而言，作者制備了強耦合PtNi合金和N、P共摻雜碳復合材料，并將其作為雙功能電化劑基質，用于調節硫的氧化還原。

研究表明，雜原子摻雜加速了Na₂S_8/6 Na₂S₄還原，同時PtNi納米晶催化Na₂S₄向Na₂S的直接轉化。基于此，所得到的正極顯示出長的循環壽命和超高的能量效率，平均庫侖效率為99.52%。此外，使用S/PtNi-NPC正極的軟包電池提供了700 mAh g^-1的高容量和750Wh kg^-1的能量密度。因此，該工作提出的雙向串聯化機制為充分利用硫的氧化還原作用提供了一種重要的策略。

圖2. 電池性能

Quasi-Solid Sulfur Conversion for Energetic All-Solid-State Na-S Battery, Angewandte Chemie International Edition 2024 DOI: 10.1002/anie.202402274

原創文章，作者：Jenny（小琦），如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://m.zzhhcy.com/index.php/2024/03/24/6bbacbea1c/

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?安大鹿可Angew：高能全固態Na-S電池的準固態硫轉化

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