乔世璋院士，最新Nature子刊！

第一作者：Chao Ye, Huan Li

通讯作者：乔世璋

通讯单位：澳大利亚阿德莱德大学

乔世璋，华人，材料科学家，澳大利亚科学院院士，英国皇家化学会会士，澳大利亚皇家化学会会士，英国化学工程师协会会士，澳大利亚阿德莱德大学化工学院纳米技术首席教授，澳大利亚昆士兰大学荣誉教授，合肥工业大学兼职教授。

论文速览

与现有技术的锂离子电池相比，锂的有限可用性和更高的理论比能推动了对用于电化学能量储存的后锂（Li）金属的探索，例如钠（Na）、钾（K）、镁（Mg）、钙（Ca）、铝（Al）和锌（Zn）。这些元素由于锂资源有限以及与现有锂离子电池相比具有更高的理论比能量而受到关注，因此后Li金属电池成为一种有前途的实际应用系统。

然而，对定量电池参数和硫电催化转化机制的理解不足限制了这些电池技术的发展。本文提供了对电极参数的综合分析，包括硫的质量负荷、硫含量、电解液/硫比和负/正极容量比，以建立后Li金属||硫电池的比能量（Wh kg^-1）。

此外，作者还批判性地评估了通过均相和非均相电催化方法在非水系Na/K/Mg/Ca/Al||S和水系Zn||S电池中研究电化学硫转化的进展。最后，作者为设计实用的后Li金属||硫电池提供了潜在研究方向的批判性展望。

图文导读

图1：后Li-M||S电池在电极级别和设备级别的电化学性能，包括基于硫电极的容量、平均放电电池电压、倍率和硫质量负荷。

图2：后Li-M||S电池的比能量和定量参数。

图3：M||S电池中非均相和均相电催化材料的设计，以及电催化材料设计的火山图。

图4：室温下Na||S电池的电催化材料，包括Na||S电池面临的挑战、不同金属氮化物的电催化活性比较、以及电解液添加剂在循环中的稳定性。

图5：室温下K||S、Mg||S、Ca||S和Al||S电池的电催化材料，包括这些电池面临的主要挑战和性能指标的比较。

图6：水系Zn||S电池中的电催化材料，包括面临的挑战、电解液添加剂对Zn||S电池极化的影响，以及不同电解液和添加剂的循环性能比较。

图7：在富/贫电解质条件下硫的反应途径。

总结展望

本文对后Li-M||硫电池中的电催化材料进行了全面的分析和评估，指出了提高这些电池性能的关键参数和机制。文章强调了硫电极参数、电解液/硫比和电极容量比对电池比能量的重要性，并讨论了均相和非均相电催化材料在改善硫利用和电池循环效率方面的潜力。

此外，文章还提出了未来研究的方向，包括电催化材料的设计、电解液和分离器的优化，以及在实际环境中电化学机制的深入研究，旨在推动后Li-M||硫电池技术的发展和实际应用。

文献信息

标题：The role of electrocatalytic materials for developing post-lithium metal||sulfur batteries

期刊：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-024-49164-6

原创文章，作者：计算搬砖工程师，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2024/06/07/eac1c497a7/

乔世璋院士，最新Nature子刊！

相关推荐