北科焦树强Angew：电催化剂增强的高能量长寿命准固态Al-S电池

超高能价比的铝硫（Al-S）电池是一种很有前景的储能技术，但存在电压差大、寿命短等问题。

北京科技大学焦树强等提出了一种电催化剂增强的准固态Al-S电池，以从根本上解决Al-S电池中电压间隙大和容量衰减快的问题。

图1 催化作用示意及准固态Al-S电池性能

该电池包含硫锚定的钴/氮共掺杂石墨烯(S@CoNG)正极和离子液体浸渍的金属有机骨架(IL@MOF)电解质。Co-N₄结构作为多功能催化中心不断诱导Al³⁺从Al_xCl_y-离子解离和S-S键断裂，从而大大加速硫反应动力学。

因此，电催化加速的S@CoNG正极具有0.43 V的小电压间隙和0.9 V的高放电平台，有利于提高能量密度。此外，IL@MOF中丰富而狭窄的MOF通道被IL离子填充，赋予了快速的活性离子传输，并成功抑制了多硫化物的穿梭效应，从而稳定了可逆的硫转化。

图2 充放电过程研究

受益于上述优势，由S@CoNG正极和IL@MOF电解质组装而成的准固态Al-S电池在首次循环中提供了820 mAh g^-1的高比容量，并且在超过300次循环后容量保持率达到了78%，显示出高能量密度和长寿命。更重要的是，这里的设计原理赋予了Al-S电池良好的可充电能力，可以扩展到其他硫基电池，为开发高性能硫基电池提供了可行的策略。

图3 对称电池性能及对多硫化物的阻挡研究

Electrocatalysis for Continuous Multi-step Reactions in Quasi-solid-state Electrolytes towards High-energy and Long-life Aluminum−Sulfur Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202202696

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北科焦树强Angew：电催化剂增强的高能量长寿命准固态Al-S电池

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