上海交大团队实现钠硫电池高价态突破

1月8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自然发表题为“高电压无负极钠硫电池”的研究论文，首次提出一种基于高价态硫反应路径的新型钠硫电池体系，突破了传统碱金属-硫电池在电压和安全方面的技术瓶颈，为新一代储能技术的发展开辟了全新方向。

室温钠硫电池因钠、硫元素储量丰富且成本低廉，被视为大规模储能领域的重要技术路径。然而，传统体系依赖单质硫至硫化钠的低价态反应路径，导致放电电压普遍低于1.6伏，显著限制其能量输出。同时，该路径需在负极使用过量金属钠，不仅增加制造成本，也带来严重的安全风险。

针对上述问题，研究团队创新性地将反应机制从S?/S²?低价态还原转变为S?/S??高价态氧化路径，构建出高电压、无负极的钠硫电池结构。通过引入S/SCl?体系实现高价态可逆反应，理论容量达3350毫安时每克，使电池放电电压提升至3.6伏。在充电过程中，钠金属可在负极原位生成，因而无需在初始组装时加入金属钠，大幅提高了安全性并降低了材料成本。

该研究实现了钠硫电池反应机理从低价态向高价态的跨越，推动电池结构由依赖过量钠金属向无负极设计的转变。这一成果不仅解决了长期制约碱金属-硫电池性能提升的核心难题，也为开发低成本、高安全、可持续的先进储能系统提供了新的理论基础和技术方案，在大规模能源存储、低空飞行器、智能计算及特殊装备等应用场景中具备广阔前景。

论文由孙浩副教授与复旦大学彭慧胜院士共同担任通讯作者，变革性分子前沿科学中心博士生耿世涛与已毕业博士袁斌为共同第一作者。