阻碍室温钠−硫电池（NaSBs）实用化的一个主要挑战是多硫化物的溶解和穿梭，这会导致不可逆的容量衰减和低的库仑效率。

近日，新加坡科技研究局（A*STAR）Zhi Wei Seh报道了首次展示了一种基于二茂铁衍生的非晶硫化环戊二烯复合物（SCC）正极的NaSBs。

文章要点

1）研究人员利用改进的混合相法合成出SCC，将二茂铁（FeCp₂）蒸气在200°C的密封容器中与熔融的硫(S8)反应。同时建立了混合相合成的反应釜，使FeCp₂和S₈前驱体在加热到200 ℃下20 h之前被物理分离。在密封的高压釜内，FeCp₂蒸气进入顶空并与熔融的S₈反应，形成应力腐蚀开裂。然后用去离子水和乙醇洗涤产品以除去NaCl模板，然后在惰性开放系统中进行250 °C的第二步加热以除去任何未反应的前体。此外，为了进一步研究金属在复合材料中的作用，还用LiCp取代FeCp₂，采用混相法合成了无金属硫化环戊二烯基复合材料（MFSCC）类似物。

2）研究发现，通过不溶性短链硫物种和碳链主干之间的共价键，可以消除多硫化物的溶解。同时，基于一种不含金属的复合材料类似物进行的对照实验结果显示，SCC中的铁物种在多硫化物锚定中没有明显的作用。相反，优异的电化学性能归功于硫与碳的共价键合和SCC复合材料均匀的纳米颗粒形貌。

3）实验结果显示，在碳酸盐基电解液中，0.2 C循环初期放电容量为795 mAh g_(S)⁻¹，100和200次循环后容量分别为532和442 mAh g_(S)⁻¹，库仑效率接近100%。

参考文献

Carina Yi Jing Lim, et al, Sulfurized Cyclopentadienyl Nanocomposites for Shuttle-Free Room-Temperature Sodium−Sulfur Batteries, Nano Lett., 2021

DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c04182

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c04182