1.利用超高压（GPa级）条件研究Na-S电池中的物质变化

近日，来自燕山大学和北京高压科学研究中心的科研工作者们，对Na-S电池在超高压（GPa级）条件下的物质形态、导电率、化学键、相变进行了系列研究。相关论文发表在SCI期刊Journal of Materials Chemistry A上。

Li-S和Na-S电池作为全固态电池，具备很多优点，比如良好的电导率、较长的使用寿命和较大的存储电量。由于成本低廉，Na-S电池引起了人们的广泛兴趣。但是，也存在一些弊端，比如需要高温运行（＞300摄氏度）；电池在放电过程中，Na₂S₂的形成使得电池容量降至558 mAh（g/S），这远远低于其理论电池容量1672 mAh（g/S），制约了Na-S电池的发展。

科研工作者们利用超高压装置获得一系列高压条件确认了4个新的稳定相，分别是Na₃S、Na₅S₃、Na₂S₂和Na₂S₃，在3.2 GPa、7.0 GPa和0.9 GPa条件下获得。之前未经确认的Na₂S₃（配合S₃^2-阴离子）相比于Na₂S₂和Na₂S₄，表现出更低的生成焓。之前预测的四方结构Na₅S₃伴随着无限S原子链（具有混合价态），首次在碱金属硫化物中观察到。Na₃S表现出一维电子特性，化学式表现为Na₃S⁺e^﹣，其中S原子占据了最高的配位数Na₁₂S。Na₃S和Na₅S₃都表现出金属的固有特性，明显区别于其它半导体相。本研究有利于确认新的Na-S结构，有利于Na-S电池的电化学机理研究。