无阳极高压钠硫电池

室温钠硫电池因钠和硫元素储量丰富且理论电化学性能优异，有望成为传统锂基储能系统的可持续替代方案。然而，其实际应用一直受限于放电电压低以及需要大量过量的金属钠阳极。本文报道了一种3.6V级钠硫电池，该电池采用高价硫/四氯化硫（S/SCl4）阴极化学体系和无阳极结构。研究发现，在不易燃的氯铝酸盐电解质中，二氰胺钠（NaDCA）能够同时实现S/SCl4的可逆转化以及钠的沉积/剥离。这种设计使得电池的能量密度和功率密度分别达到1198 Wh/kg和23773 W/kg（基于包括阴极和阳极在内的总电极质量计算）。此外，通过在硫阴极中引入8%（重量百分比）的铋配位共价有机框架（Bi-COF）催化剂，促进了S/SCl4的转化反应，实现了1206 mAh/g（硫+催化剂）的高放电容量，基于总电极质量计算的能量密度最高可达2021 Wh/kg。该无阳极钠硫电池的估计成本为每千瓦时5.03美元，且具有良好的可扩展性，在电网储能和可穿戴电子设备领域显示出应用前景。