​宁波大学舒杰PNAS：定制短链硫分子以驱动硫基水系电池的氧化还原动力学

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​宁波大学舒杰PNAS：定制短链硫分子以驱动硫基水系电池的氧化还原动力学
与传统的环状S8分子相比，短链硫分子因其高效的氧化还原路线而显示出更高的电化学反应活性。因此，它们可被视为固-固氧化还原反应中理想的活性材料。
​宁波大学舒杰PNAS：定制短链硫分子以驱动硫基水系电池的氧化还原动力学
在此，宁波大学舒杰教授团队在热力学分析的指导下，利用空间限域原理成功合成了短链硫分子（S2-4）。
与传统环状S8分子复杂的固-固反应路线不同，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产物的形成，带来了优异的氧化还原动力学和可逆性。因此，由短链硫分子构建的Cu-S 电池可提供3,133 mAh g-1的高可逆容量。
​宁波大学舒杰PNAS：定制短链硫分子以驱动硫基水系电池的氧化还原动力学
图1. 短链硫分子的电化学行为
总之，该工作证明了通过空间限制域制备短链硫分子的可行性，并报告了其作为水系Cu-S 电池正极材料的优越性。
与环状 S8 分子相比，短链 S2-4 分子有利于硫正极的完全氧化还原反应，在反应过程中不会产生电化学惰性中间产物，从而避免了硫成分的损失，提高了水系 Cu-S 电池的循环稳定性。
此外，短链硫分子构建的柔性电池也显示出优于大多数传统硫电池的性能，证明了其作为实用储能系统的潜力。考虑到合成工艺的便利性和经济性，短链硫分子的出现将促进高性能硫基水系电池的发展。
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图2. 短链硫分子构建的准固态柔性Cu-S电池
Tailoring short-chain sulfur molecules to drive redox dynamics for sulfur-based aqueous battery, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 2023 DOI: 10.1073/pnas.2307646120

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