对称工程碳骨架实现界面优先的室温钠硫电池高稳定循环

来自国际团队的研究人员针对室温钠硫电池（RT Na─S）存在的多硫化物穿梭、动力学迟滞及钠枝晶生长等问题，设计了一种氧掺杂碳纤维（OCF）对称宿主架构。该结构通过化学锚定多硫化物、催化氧化还原反应并引导均匀钠沉积，实现了超低成核过电位（27 mV）和超过3600小时的无枝晶循环。全电池在0.2 C下循环200次后容量达753 mAh g?1，2000次循环后容量保持率约85%，且具备优异倍率性能（5 C）。该研究为低成本、长寿命钠硫电池提供了界面优先的设计范式。

　　

室温钠硫电池（RT Na─S）凭借高理论能量密度（1274 Wh kg^?1）和低成本材料优势，在大规模储能领域极具潜力，但其商业化受限于正极多硫化物穿梭与缓慢动力学、负极枝晶生长及界面失效等挑战。研究团队设计了一种氧掺杂碳纤维（OCF）框架作为双功能宿主，构建对称全碳纤维电池结构，同步解决上述问题。该三维多孔OCF框架可化学锚定多硫化物、催化其氧化还原反应，并引导钠离子均匀成核与沉积，从而抑制多硫化物穿梭和枝晶形成。性能测试显示其具备极低的钠成核过电位（1 mA cm^?2下仅27 mV）和超过3600小时的稳定无枝晶循环。在全钠硫电池中，该设计在0.2 C倍率下循环200次后提供753 mAh g^?1的比容量，在0.5 C下2000次循环后容量保持率约85%，且展现出优异倍率性能（5 C）。机理研究表明OCF增强了钠离子（Na?）传输与界面动力学稳定性。本研究为无穿梭、无枝晶的安全长效钠硫电池提供了可推广的界面优先设计策略。