近日，我院許晶晶研究員以共同通訊作者身份在國際知名期刊《Nature Communications》上發表了題為“Design towards recyclable micron-sized Na2S cathode with self-refinement mechanism”的研究性論文。中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所吳曉東研究員為論文共同通訊作者。
室溫鈉硫（RT Na-S）電池以低成本、無毒、儲量豐富的鈉和硫為活性材料，具有極高的能量密度（1274 Wh kg-1），在儲能系統中具有廣闊的應用前景。硫化鈉（Na2S）是室溫鈉硫電池無鈉陽極體系下最有前途的初始正極材料，然而其電子導電性差、傳遞動力學慢等問題限制其應用，因此需要開發納米結構Na2S@C材料。近日，我院許晶晶研究員與中國科學院蘇州納米所吳曉東研究員合作：通過調節硫化鈉的再沉積行為，巧妙地設計了一個有前途的Na2S/CPVP@Cu2S一體化陰極。熱處理高溫促進聚乙烯吡咯烷酮（PVP）碳化成包裹硫化鈉顆粒的連續導電基體，銅集流體表面的氧化層與硫化鈉發生原位反應，生成硫化亞銅催化劑。得益于一體化陰極的協同作用，微米級硫化鈉顆粒在初始循環過程中通過固-液-固轉化迅速自細化為納米級硫化鈉顆粒，且在後續循環過程中尺寸保持穩定。由于快速的轉化動力學有效地抑制了穿梭效應，所制備的Na2S/CPVP@Cu2S表現出優異的循環穩定性和倍率性能。本工作實現了源自工業廢棄物的硫化鈉的穩定循環，為室溫鈉硫電池無鈉陽極體系的研究和實際應用提供了重要參考。
圖1 微米級硫化鈉顆粒通過固-液-固轉化迅速自細化為納米級硫化鈉顆粒
許晶晶研究員，長期以來緻力新能源關鍵材料與器件的研究，主要研究方向有：（1）安全/寬溫電解液及電解液/電極界面調控研究；（2）聚合物固态電解質與固态電池研究；（3）锂（鈉）硫電池研究。迄今為止，已以第一作者或通訊作者身份發表SCI論文40餘篇，包括國際知名期刊如Nat. Commun.、Angew Chem. Int. Ed.、Adv. Energy. Mater.、Adv. Funct. Mater.、ACS Nano、Nano Energy等；申請發明專利30餘項，授權國家專利9項。擔任多個國際知名期刊如J. Am. Chem. Soc.、Adv. Energy. Mater.、Adv. Funct. Mater.、ACS Nano等審稿人，并多次受邀在儲能材料相關會議做電解液/固态電解質/硫基電池等學術報告。
論文鍊接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-54316-9