近日，上海交通大學變革性分子前沿科學中心孫浩副教授團隊在新型儲能技術領域取得關鍵進展。研究團隊提出了一種高電壓、無負極的鈉硫電池體系，有望突破傳統鈉硫電池在放電電壓和安全性方面的瓶頸，為發展下一代大規模儲能技術開辟全新路徑。相關成果于1月8日發表在國際學術期刊《自然》上。

室溫鈉硫電池因硫、鈉元素儲量豐富、成本低廉，被視為大規模儲能的重要方向。然而，傳統電池依賴單質硫到硫化鈉的低價態反應路徑，導致放電電壓普遍低于1.6伏。該反應還需在負極使用大量活潑的金屬鈉，不僅增加制備復雜性，也帶來嚴重安全隱患。

針對上述問題，研究團隊提出了單質硫到四氯化硫的高價態硫反應路徑，由此首創高電壓、無負極的鈉硫電池體系，使放電電壓提升至3.6伏，并在電池制備時完全避免使用金屬鈉，從而大幅提升了安全性。

“硫具有-2到+6的豐富價態，過去50年研究主要利用0到-2價儲能。”孫浩解釋說，“我們希望另辟蹊徑，開拓0到+4價的新路徑，以突破低電壓限制。但是硫的高價態轉化極具挑戰，好比攀登珠峰。我們提出的催化活化策略，就像在山腳下建立珠峰大本營，同時引入氯原子作為‘向導’，協助硫逐步被氧化，最終成功‘登頂’至高價態。這一過程意外地避免了負極鈉金屬使用，可謂一舉解決了電壓與安全兩大核心難題。”

該研究實現了鈉硫電池從“低價態還原”到“高價態氧化”的路線革新，推動了電池結構從“過量鈉金屬”向“無負極結構”的重要跨越。不僅突破了長期制約堿金屬-硫電池發展的性能局限，也為構建低成本、可持續、高性能的新型儲能體系提供了理論依據與技術支撐，有望在大規模儲能、低空經濟及人工智能等重大需求領域發揮關鍵作用。