上交、浙大，同日发Nature

1 月 8 日， 上海交通大学、浙江大学的科研团队分别在 《Nature》 发表最新的科研成果。

上海交通大学

1月8日零时，上海交通大学变革性分子前沿科学中心孙浩副教授和复旦大学彭慧胜院士为论文共同通讯作者在全球顶级科研期刊《Nature》发表题为“High-voltage anode-free sodium-sulfur batteries”的研究论文。上海交通大学变革性分子前沿科学中心博士生耿世涛和袁斌（已毕业）为论文共同第一作者。

这项研究将传统碱金属-硫电池体系的S0/S2−低价态反应路径变革为S0/S4+的高价态反应路径，在国际上首创高电压、无负极的钠硫电池新体系，有效突破了放电电压和安全性方面的限制，为发展新一代大规模储能技术提供了全新路径。

图1. 基于高价态硫氧化还原反应的高电压、无负极钠硫电池

通过系列先进表征技术结合理论计算分析，团队揭示了S0/S4+高价态氧化还原反应机制。通过优选含二氰胺钠（NaDCA）的氯铝酸盐电解液，从分子尺度上破解了高价硫转化反应能垒高、可逆性差的难题。进一步通过聚合物材料的化学结构设计，合成出能够高效催化硫单质高价态转化的铋/共价有机框架材料，显著提升了硫正极的充放电深度和反应动力学。为了进一步验证该电池体系的可拓展性，团队成功制备出安时级电池及柔性纤维状电池，并系统验证了其在点燃、弯曲、切割等系列实际应用场景下的安全性。

浙江大学

1月8日，浙江大学范利武、宁波大学教授叶羽敏及普林斯顿大学博士后胡楠为论文共同通讯作者在全球顶级期刊《Nature》发表题为“Pulse heating and slip enhance charging of phase-change thermal batteries”的研究论文。浙江大学博士生李梓瑞为第一作者。

该研究针对“相变热池”储存能量多和充放热速度快这一对矛盾，提出全新的“滑移强化接触熔化”机制，用“全固态复合表面”给相变热池内壁做了“滑溜溜的改造”，实现了 “ 快充 ” 与 “ 高储 ” 的双赢。在工业应用层面， 该项 技术有着巨大潜力， 可广泛应用于工业余热回收、太阳能 热利用 、 电力电子热控 等领域， 能够 助力企业节能 减碳 的同时降低能耗成本 ，催生绿色生产力 。

“全固态复合表面”由能脉冲加热的薄膜（预热层）与覆盖在薄膜表面的“类液涂层”（滑移界面）组成。加热薄膜通过产生微小热量，使紧贴热池内壁的相变材料形成一层约40微米厚的超薄液膜——这个厚度比一根头发丝还细，却能让固体相变材料瞬间脱离壁面，在壁面上“滑动”；而粗糙度只有不到1纳米的类液涂层，能让液体相变材料在表面形成45-90微米的“滑移长度”，大幅减少滑动时的摩擦阻力。

编辑、审核：艾克旦

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