近日，我院许晶晶研究员以共同通讯作者身份在国际知名期刊《Nature Communications》上发表了题为“Design towards recyclable micron-sized Na2S cathode with self-refinement mechanism”的研究性论文。中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所吴晓东研究员为论文共同通讯作者。
室温钠硫（RT Na-S）电池以低成本、无毒、储量丰富的钠和硫为活性材料，具有极高的能量密度（1274 Wh kg-1），在储能系统中具有广阔的应用前景。硫化钠（Na2S）是室温钠硫电池无钠阳极体系下最有前途的初始正极材料，然而其电子导电性差、传递动力学慢等问题限制其应用，因此需要开发纳米结构Na2S@C材料。近日，我院许晶晶研究员与中国科学院苏州纳米所吴晓东研究员合作：通过调节硫化钠的再沉积行为，巧妙地设计了一个有前途的Na2S/CPVP@Cu2S一体化阴极。热处理高温促进聚乙烯吡咯烷酮（PVP）碳化成包裹硫化钠颗粒的连续导电基体，铜集流体表面的氧化层与硫化钠发生原位反应，生成硫化亚铜催化剂。得益于一体化阴极的协同作用，微米级硫化钠颗粒在初始循环过程中通过固-液-固转化迅速自细化为纳米级硫化钠颗粒，且在后续循环过程中尺寸保持稳定。由于快速的转化动力学有效地抑制了穿梭效应，所制备的Na2S/CPVP@Cu2S表现出优异的循环稳定性和倍率性能。本工作实现了源自工业废弃物的硫化钠的稳定循环，为室温钠硫电池无钠阳极体系的研究和实际应用提供了重要参考。
图1 微米级硫化钠颗粒通过固-液-固转化迅速自细化为纳米级硫化钠颗粒
许晶晶研究员，长期以来致力新能源关键材料与器件的研究，主要研究方向有：（1）安全/宽温电解液及电解液/电极界面调控研究；（2）聚合物固态电解质与固态电池研究；（3）锂（钠）硫电池研究。迄今为止，已以第一作者或通讯作者身份发表SCI论文40余篇，包括国际知名期刊如Nat. Commun.、Angew Chem. Int. Ed.、Adv. Energy. Mater.、Adv. Funct. Mater.、ACS Nano、Nano Energy等；申请发明专利30余项，授权国家专利9项。担任多个国际知名期刊如J. Am. Chem. Soc.、Adv. Energy. Mater.、Adv. Funct. Mater.、ACS Nano等审稿人，并多次受邀在储能材料相关会议做电解液/固态电解质/硫基电池等学术报告。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-54316-9