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第一作者：Chao Ye, Huan Li

通訊作者：喬世璋

通訊單位：澳大利亞阿德萊德大學(xué)

喬世璋，華人，材料科學(xué)家，澳大利亞科學(xué)院院士，英國皇家化學(xué)會會士，澳大利亞皇家化學(xué)會會士，英國化學(xué)工程師協(xié)會會士，澳大利亞阿德萊德大學(xué)化工學(xué)院納米技術(shù)首席教授，澳大利亞昆士蘭大學(xué)榮譽教授，合肥工業(yè)大學(xué)兼職教授。

論文速覽

與現(xiàn)有技術(shù)的鋰離子電池相比，鋰的有限可用性和更高的理論比能推動了對用于電化學(xué)能量儲存的后鋰（Li）金屬的探索，例如鈉（Na）、鉀（K）、鎂（Mg）、鈣（Ca）、鋁（Al）和鋅（Zn）。這些元素由于鋰資源有限以及與現(xiàn)有鋰離子電池相比具有更高的理論比能量而受到關(guān)注，因此后Li金屬電池成為一種有前途的實際應(yīng)用系統(tǒng)。

然而，對定量電池參數(shù)和硫電催化轉(zhuǎn)化機制的理解不足限制了這些電池技術(shù)的發(fā)展。本文提供了對電極參數(shù)的綜合分析，包括硫的質(zhì)量負(fù)荷、硫含量、電解液/硫比和負(fù)/正極容量比，以建立后Li金屬|(zhì)|硫電池的比能量（Wh kg^-1）。

此外，作者還批判性地評估了通過均相和非均相電催化方法在非水系Na/K/Mg/Ca/Al||S和水系Zn||S電池中研究電化學(xué)硫轉(zhuǎn)化的進(jìn)展。最后，作者為設(shè)計實用的后Li金屬|(zhì)|硫電池提供了潛在研究方向的批判性展望。

圖文導(dǎo)讀

圖1：后Li-M||S電池在電極級別和設(shè)備級別的電化學(xué)性能，包括基于硫電極的容量、平均放電電池電壓、倍率和硫質(zhì)量負(fù)荷。

圖2：后Li-M||S電池的比能量和定量參數(shù)。

圖3：M||S電池中非均相和均相電催化材料的設(shè)計，以及電催化材料設(shè)計的火山圖。

圖4：室溫下Na||S電池的電催化材料，包括Na||S電池面臨的挑戰(zhàn)、不同金屬氮化物的電催化活性比較、以及電解液添加劑在循環(huán)中的穩(wěn)定性。

圖5：室溫下K||S、Mg||S、Ca||S和Al||S電池的電催化材料，包括這些電池面臨的主要挑戰(zhàn)和性能指標(biāo)的比較。

圖6：水系Zn||S電池中的電催化材料，包括面臨的挑戰(zhàn)、電解液添加劑對Zn||S電池極化的影響，以及不同電解液和添加劑的循環(huán)性能比較。

圖7：在富/貧電解質(zhì)條件下硫的反應(yīng)途徑。

總結(jié)展望

本文對后Li-M||硫電池中的電催化材料進(jìn)行了全面的分析和評估，指出了提高這些電池性能的關(guān)鍵參數(shù)和機制。文章強調(diào)了硫電極參數(shù)、電解液/硫比和電極容量比對電池比能量的重要性，并討論了均相和非均相電催化材料在改善硫利用和電池循環(huán)效率方面的潛力。

此外，文章還提出了未來研究的方向，包括電催化材料的設(shè)計、電解液和分離器的優(yōu)化，以及在實際環(huán)境中電化學(xué)機制的深入研究，旨在推動后Li-M||硫電池技術(shù)的發(fā)展和實際應(yīng)用。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：The role of electrocatalytic materials for developing post-lithium metal||sulfur batteries

期刊：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-024-49164-6

原創(chuàng)文章，作者：wang，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/06/08/6c95bea4dc/

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