物理与材料科学学院鲁成兴老师课题组在Nature Communications上发表论文“Activating bulk S/Se/Te positive electrodes by acidic binder-induced Cu corrosion for wide-temperature Na-Chalcogen batteries”。该工作提出一种酸性粘结剂诱导铜腐蚀的策略,无需纳米碳宿主或外加催化剂,即可激活微米级S/Se/Te块体正极,显著提升室温钠-硫族电池的容量、倍率性能和循环稳定性。

图1. (a) AA、PAA、AANa、PAANa、CMCNa和PVDF粘结剂的分子结构; (b)使用不同粘结剂的钠硒电池倍率性能; (c) Cu2Se中间相形成的示意图。
研究发现,富含羧基的海藻酸(AA)或聚丙烯酸(PAA)粘结剂在电极浆料中形成酸性微环境(pH≈3),自发腐蚀铜集流体,原位生成Cu2Se等铜硫族化合物界面层,并在循环中重构为高活性Cu2X(X=S/Se/Te)催化剂。以Na-Se电池为例,Cu2Se可将多硒化物液-固转化能垒降低约24.1%,粘结剂极性基团同步增强化学吸附,有效抑制穿梭效应。采用AA粘结剂的块体Se正极实现96%理论容量利用率,20 A g-1下容量达508 mAh g-1,5 A g-1循环超16,000圈保持率89%,-20 °C下容量保持94%,且在Na-S和Na-Te体系中均验证了普适性。该策略将粘结剂从惰性粘合剂转变为活性界面调控剂,兼具催化、吸附和结构稳定多重功能,为低成本、可规模化的高性能钠-硫族电池提供了新路径。
我校鲁成兴老师为论文第一通讯作者兼通讯作者,天津师范大学为第一单位。天目山实验室、上海大学和南开大学为联合通讯单位。该工作得到国家自然科学基金(52302301)和天津市自然科学基金(25JCQNJC00460)资助。
论文链接:https://doi.org/10.1038/s41467-026-74885-1