在锂-硫（Li-S）电池和钠硫（Na-S）电池中，多孔碳被广泛用作高活性分子硫（S）的有效载体。然而，对于这些亚纳米尺寸的孔隙来说，在循环过程中实现完全可及的钠离子通道是一个挑战，特别是在高硫含量的情况下。众所周知，覆盖在所设计结构之上的固体界面对于促进电池中快速的电荷转移和稳定的转换反应起着至关重要的作用。然而，在孔隙中构建高离子导电性的固体界面极具挑战性。
近日，伍伦贡大学Yun-Xiao Wang，Wei-Hong Lai，悉尼科技大学汪国秀教授，温州大学侴术雷教授报道了合成了一种具有连续孔分布的微介孔碳纳米球（MMPCS），并将其作为Na-S电池的有效S基质。
文章要点
1）研究发现，钠离子能够完全进入MMPCS骨架中，并具有高导电性，导致S正极在充放电过程中发生快速转化反应。重要的是，在放电过程中，S被完全还原为Na2S，导致在孔隙中沉积了固体Na2S界面相，在每个孔隙中作为类CEI层，为硫物种的氧化还原反应提供Na+离子传输，同时保护硫物种不被溶解在电解液中。
2）合理设计的S正极在RT-Na-S电池中表现出高度的可逆容量、出色的倍率性能和稳定的长寿命。特别是，S正极在2000次循环后在2 A g-1下的可逆容量为420 mAh g-1，在5 A g-1下的可逆倍率性能为470 mAh g-1。值得注意的是，在0.5 A g-1的电流密度下，它可以在500次循环中保持约90%的高容量，这为具有优异倍率性能和长寿命的RT-Na-S储能系统的应用提供了广阔的前景。
参考文献
Can Wu, et al, Continuous carbon channels enable full Na-ion accessibility for superior room-temperature Na-S batteries, Adv. Mater., 2021
DOI: 10.1002/adma.202108363
https://doi.org/10.1002/adma.202108363
