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盡管鈉硫(Na-S)電池在高能量密度、長循環性和可持續性方面具有廣闊的前景，但由于其300°C以上的高工作溫度而產生的安全性、實用性和多功能性問題嚴重阻礙了其部署。

由于絕緣硫/多硫化物的形成、β”-氧化鋁固態電解質（BASE）中鈉離子傳導減弱、鈉金屬枝晶在低于其熔點的溫度下生長以及在沒有基底的情況下發生穿梭效應，降低工作溫度會阻礙Na-S電池的性能。

日本京都大學Kazuhiko Matsumoto等人提出了一種集成了由 BASE 和新型無機離子液體組成的雙電解質的Na-S電池，用于150°C的中溫運行。

放置在正極室中的離子液體增強了硫和多硫化物活性材料的反應性，從而提高了它們的利用率，進而提高了電池的能量密度。此外，研究表明，離子液體具有高離子電導率、寬電化學窗口以及優異的熱和化學穩定性，使其有利于中溫運行。

圖1 用雙電解質的中溫Na-S電池的運行機制示意圖

選擇性Na⁺導體BASE消除了多硫化物的穿梭效應并提高電池循環壽命。結果，實現了0.1 mA（電極面積：0.785 cm²）下795 mAh (g-S)^-1的高可逆容量和0.5 mA 下循環超過1000次后381 mAh (g-S)^-1的平均容量，這驗證了在雙電解質系統中使用離子液體可改善Na–S電池性能。

圖2 電化學性能

A β”-Alumina/Inorganic Ionic Liquid Dual Electrolyte for Intermediate-Temperature Sodium–Sulfur Batteries. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202105524

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京都大學AFM：用于中溫鈉硫電池的β”-氧化鋁/無機離子液體雙電解質

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