固体-固体反应在可充电硫基电池中脱颖而出,因为其在理论上具有高硫利用率。然而,由于硫的低电子电导率和各种电化学惰性中间体的产生,硫阴极中的固-固反应总是具有缓慢的反应动力学和巨大的氧化还原极化。有鉴于此,提高硫阴极的电化学活性和调整氧化还原方向至关重要。在热力学分析的指导下,宁波大学Shu Jie利用空间有限域原理成功合成了短链硫分子(S2-4)。
本文要点:
1) 与固-固反应中路线复杂的传统环状S8分子不同,短链硫分子不仅缩短了氧化还原链的长度,而且抑制了不可逆中间体的形成,从而带来了优异的氧化还原动力学和可逆性。
2) 由短链硫分子构建的Cu-S电池可以提供3133 mAh g−1的高可逆容量。为了实现这一点,作者还设计并评估了基于短链硫分子的准固态水性柔性电池,并显示出优异的机械柔性和电化学性能。这表明,在可充电电池中引入短链硫分子可以促进高性能硫基水性储能系统的开发和应用。
Zhonghao Miao et.al Tailoring short-chain sulfur molecules to drive redox dynamics for sulfur-based aqueous battery PNAS 2023
DOI: 10.1073/pnas.2307646120
https://doi.org/10.1073/pnas.2307646120