程冲/杨伟/李爽Adv. Sci.: 用于快速动力学金属硫电池的多硫化物催化剂

受益于低成本、超高能量密度和环境友好等优点，金属硫电池（M-S电池）近年来受到广泛关注。然而，多硫化物的穿梭效应和缓慢的氧化还原过程阻碍了其实际应用。

在此，四川大学程冲研究员、杨伟教授及柏林工业大学李爽博士等人系统总结了多硫化物催化材料设计原理和活性中心的最新进展。首先，详细介绍了目前报道的多硫化物催化转化的化学和机理。

随后，全面讨论了加速M-S电池反应动力学的多硫化物催化材料的合理设计，包括聚合物和骨架、无机/金属催化剂及杂原子掺杂的碳材料等。

其中，作者非常关注相应的催化机制和结构-功能关系，并且强调计算方法在推动活性中心设计方面发挥着越来越大的作用。

最后，提出了当前的突破，并确定了指导未来主要挑战、观点和创新的方向。

图1. Li-S电池中的多硫化物还原反应过程

在未来对不同多硫化物催化材料的研究中，需要仔细考虑一些挑战和实际前景，特别是在涉及未来大容量、快速充电的M-S电池时。作者总结了以下科学问题：

（1）对M-S电池中多硫化物催化转化机制的了解不足；

（2）有机骨架作为多硫化物催化剂仍存在障碍；

（3）缺乏对单原子催化活性的深入研究；

（4）极端条件下催化剂设计的挑战；

（5）设计Na-S和K-S电池的挑战。总之，本综述提供了设计不同多硫化物催化剂的前沿理解，并提供了优化未来M-S电池和许多相关电池系统的实验和理论指导。

图2. Li-S电池中的多硫化物氧化反应过程

Polysulfide Catalytic Materials for Fast-Kinetic Metal–Sulfur Batteries: Principles and Active Centers, Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202102217

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程冲/杨伟/李爽Adv. Sci.: 用于快速动力学金属硫电池的多硫化物催化剂

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