单位：中国科学院重庆绿色智能技术研究所、德国汉诺威莱布尼茨大学
【研究背景】
与早期高温钠硫电池相比，常温钠硫电池比容量更高，更安全，运行成本更低； 此外，钠硫电池原材料丰富，有望应用于大规模储能领域。 高峰填满山谷。 然而，室温钠硫电池在不同电解质（酯、醚）中的反应机理尚未得到深入研究，电化学性能仍远远落后于其理论容量。 催化剂材料可以有效吸附充放电反应过程中产生的可溶性多硫化物，加速多硫化物的氧化还原转化。 因此，它们可以在一定程度上提高室温钠硫电池的电化学性能。 本视角介绍了一些基于室温钠硫电池过渡金属催化剂材料的最新工作，特别回顾了过渡金属催化剂材料的合成、表征、电化学性能和反应机制。 最后，讨论了室温钠硫电池的未来实用问题。 该文章为室温钠硫电池的未来研究提供了方向，有助于加速室温钠硫电池领域的研究和实际应用。
【文章简介】
近日，中国科学院重庆绿色智能技术研究所刘玉平、刘双义研究员与汉诺威莱布尼茨大学张林教授合作，在《in -Metal-Based for Room- -》发表论文国际知名期刊。 意见文章。 本文分析了室温钠硫电池的反应机理，总结了室温钠硫电池过渡金属催化剂材料的最新研究进展。
图1.常温钠硫电池使用的过渡金属催化剂材料包括以铁、钴、镍、钼、钛、钛、锰等材料为主的材料。
【本文要点】
第一点：常温钠硫电池在不同电解质（酯类、醚类）中的充放电机理
目前，室温钠硫电池在不同电解液中的反应机理尚未得到深入研究。 在醚类电解液中，一般认为其放电过程与锂硫电池类似，都经历了四个阶段。 首先从固相到S8转化为长链可溶性Na2S8(2.2V)，再通过液-液相转化为可溶性Na2S4(2.2~1.65V)，再转化为固相Na2S2(1.65V)，最后固相-固相生成最终产物Na2S。 然而，在酯类电解质中，由于多硫化钠中Na+的半径较大，因此很难与酯类电解质发生副反应。 此外，通过将S8分子限制在多孔主体内，室温钠硫电池的化学性质将是“准固态”转变，而不会产生可溶性长链多硫化钠。 这些反应机制还有待讨论，需要更深入的分子水平表征技术来进一步研究室温钠硫电池充放电过程中的反应机制，从而从根本上提高其电化学性能。
观点二：催化剂材料提高室温钠硫电池电化学性能
硫及其充放电产物的导电性极差。 近年来，大量的研究工作报道了各种类型的室温钠硫电池催化材料，例如本综述中的过渡金属催化剂材料（包括基于铁、钴、镍、钼和钛的过渡金属催化剂材料） 。 、锰、锰等材料），它们都是极性材料，在充放电过程中能对多硫化物产生强烈的吸附作用。 此外，在充放电过程中，这些催化剂还可以通过化学键与多硫化物连接，提高电子转移速率，加速多硫化物的氧化还原转化，最终提高室温钠硫电池的综合电化学性能。 本文介绍了近年来基于过渡金属材料的催化剂，包括催化剂材料的制备、表征及其对室温钠硫电池性能的影响。
看点三：常温钠硫电池实用化需要解决的几个挑战
目前室温钠硫电池的综合电化学性能还有很大的提升空间。 在实际使用之前需要解决几个挑战：1）掌握其充放电反应机制； 2）优化催化材料及其多步电化学。 该反应需要复合催化剂最大限度地催化反应的每一步，同时尽可能降低催化剂材料的材料比例，廉价、大量地制备催化剂材料； 3）获得稳定、廉价的金属钠阳极，如三维多孔金属钠载体、保护金属钠阳极的人工SEI层、从海水中提取钠的技术等； 4）选择合适的电解液/添加剂，如安全的固体电解质； 5）实用的电池参数，如高硫负载、低电解液用量、工作温度范围宽等。
[文章链接]
in -金属基房间- –
【通讯作者简介】
刘玉平副研究员简介：2018年获得苏州大学博士学位，后在德国汉诺威莱布尼茨大学从事科学研究。 2022年8月加入中国科学院重庆绿色智能技术研究所。 目前负责中科院海外人才引进项目等，主要从事高效能量存储与转换领域功能纳米材料的设计、制备及应用。 相关研究成果以第一作者身份发表在ACS Nano（3篇）、（2篇）、（2篇）、Nano、Small等国际权威学术期刊上引用，高被引论文1篇。
刘双义研究员简介：2010年在香港大学获得博士学位，后在美国纽约城市大学能源研究所从事纳米储能材料研究。 现任中国科学院重庆绿色智能技术研究所研究员、电化学储能技术研究中心主任。 主持中国科学院百人计划、国家自然科学基金等项目。 研究中心专注于先进电化学储能材料与器件，特别是高功率、高能量密度材料与器件的研究与开发。
张琳教授简介：2003年毕业于北京师范大学，后师从范楼珍教授（现任北京师范大学化学学院院长）攻读富勒烯硕士学位。 2007年，在国家留学基金委的支持下，进入德国莱布尼茨固体与材料研究所（IFW）攻读博士学位。 他的导师是一位教授（富勒烯研究领域的知名学者），他于2011年（以优异的成绩）获得博士学位。 后来，通过马克斯·普朗克学会奖学金的支持，在马克斯·普朗克固体研究所所长的指导下开展博士后工作。 2012年重返IFW，在德国工程院院士G.教授的指导下进入纳米能源材料领域。 2015年，他获得德国自然科学基金会的支持，作为PI成立了能源研究组。 2017年获得汉诺威大学教授职位，并于2019年获得Heinz-Maier奖提名。主要作品发表在Adv. 马特。，J. Am。 化学。 社会学，高级。 科学，ACS 纳米，高级。 硕士，高级功能。 马特。 张教授的研究小组得到了德国自然科学基金会、下萨克森州科学文化部（两个项目）和国家留学基金委的支持。 自2015年课题组成立以来，已有多名合作者回国获取教学岗位。 常年欢迎储能材料领域博士后、博士生（含CSC）项目申请。