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電池由兩個相互依賴和相互作用的電極組成，其中恒電流充放電測量作為最廣泛使用的電池評估方法，但無法同時反映兩個電極的性能指標[容量、庫侖效率(CE)和循環(huán)穩(wěn)定性]，這是因為其結果通常由電池的低容量電極控制，即電池反應的限制試劑。

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圖1 化學計量比鋰硫電池中硫陰極和鋰陽極的同步分析框架

鑒于此，2024年7月25日，耶魯大學王海梁教授和中山大學吳明娒教授團隊在國際頂級化學期刊Journal of the American Chemical Society發(fā)表題為《Simple Framework for Simultaneous Analysis of Both Electrodes in Stoichiometric Lithium-Sulfur Batteries》的研究論文。

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圖2 化學計量鋰硫電池的詳細分析

當作者研究在與應用相關的高質量負載和貧電解質條件下運行的化學計量Li-S電池時，利用硫的兩階段放電行為構建了一個簡單的框架，能夠同時分析兩個電極。

電池容量及其衰減是負極性能描述符，而第一平臺容量和電池CE是正極性能描述符。作者在此框架內的分析表明，鋰剝離/沉積和多硫化物穿梭是化學計量Li-S電池循環(huán)性能的限制因素。

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圖3 緩解策略的篩選

使用他們新開發(fā)的框架，作者研究了以前報道的各種緩解這些瓶頸問題的策略，并發(fā)現(xiàn)用還原的氧化石墨烯層修飾隔膜是一種有效的方法，可以將電池每次循環(huán)的容量保持率提高到99.7%。

文獻信息：Simple Framework for Simultaneous Analysis of Both Electrodes in Stoichiometric Lithium-Sulfur Batteries, 2024.

https://doi.org/10.1021/jacs.4c05827.

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