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鄭大付永柱Adv. Sci.：可充金屬電池用有機(jī)硫材料的研究進(jìn)展

電池材料已成為學(xué)術(shù)研究的熱點(diǎn)。有機(jī)硫化合物被認(rèn)為是一類很有前景的可充金屬電池正極材料。在經(jīng)歷了20世紀(jì)80年代以來的長期停滯不前之后，它們近年來吸引了越來越多的關(guān)注。最近的研究集中在理解具有明確結(jié)構(gòu)的線性有機(jī)硫分子R-S_n-R的氧化還原機(jī)制。此外，還開發(fā)了一些新的有機(jī)硫化合物。電池中有機(jī)硫的可逆硫-硫（S-S）鍵斷裂/形成使它們適用于電池中的功能材料。

鄭州大學(xué)付永柱等主要總結(jié)了2019年后有機(jī)硫材料在可充鋰電池中的最新進(jìn)展。

圖1 鋰離子、鋰有機(jī)硫和鋰硫電池的比容量和比能量比較

在第一部分，作者總結(jié)了新開發(fā)的有機(jī)硫分子和聚合物。它們包括通過電化學(xué)方法合成的1,4-雙（二苯基膦酰基）四硫化物和基于1,3,5-苯三硫醇和元素硫之間縮合反應(yīng)的超支化聚合物。簡要介紹了有機(jī)硫化物-金屬配合物和有機(jī)硫-碳復(fù)合材料，它們賦予有機(jī)硫獨(dú)特的電化學(xué)性能和增強(qiáng)的電池性能。

在第二部分中，詳細(xì)描述了幾種有機(jī)硫-無機(jī)雜化正極，其中有機(jī)硫可以在雜化中發(fā)揮獨(dú)特的作用，并可以參與無機(jī)組分的電化學(xué)氧化還原過程，從而提高放電容量和循環(huán)穩(wěn)定性。

圖2 幾種有機(jī)硫材料的電化學(xué)轉(zhuǎn)化機(jī)理及性能

在第三部分中，總結(jié)了有機(jī)硫作為電解液添加劑的最新研究。有機(jī)硫可以參與SEI的形成，從而保護(hù)鋰金屬負(fù)極并抑制鋰枝晶的形成。同時(shí)，在Li-S電池中，有機(jī)硫可以與多硫化物結(jié)合以減輕穿梭效應(yīng)。

最后一節(jié)，簡要介紹了其他電池系統(tǒng)中使用的有機(jī)硫材料，如氧化還原液流電池和鈉（Na）/鎂（Mg）電池。最后，對(duì)有機(jī)硫材料的未來發(fā)展進(jìn)行了總結(jié)和展望。

圖3 可充金屬電池中有機(jī)硫材料的概要說明

Advances of Organosulfur Materials for Rechargeable Metal Batteries. Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202103989

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