Li-S、Na-S、K-S、Ca-S、Mg-S，Zn-S和Al-S，你看中哪一個

一、導(dǎo)讀 除了鋰鈉鉀，大佬們還發(fā)過哪些金Metal-S電池？對于正極是有限的，除了S，就是Se，再者就是Te。負(fù)極種類就多了，除了Li-S，還有Na-S、K-S、Ca-S、Mg-S，Zn-S和Al-S等數(shù)不勝數(shù)，那么具體哪種有潛力？讓我們一起思考一下。首先，我們以一篇綜述開始進(jìn)行思考（所介紹的文獻(xiàn)會在下面推文中對相關(guān)的導(dǎo)讀內(nèi)容轉(zhuǎn)載，沒發(fā)的就是沒找到，需要原文的讀者沒條件下載的私信作者幫忙下載） 二、綜述 金屬─硫電池的研究發(fā)展：鋰硫電池能給我們帶來哪些借鑒？

  • 期刊名：InfoMat

  • 文獻(xiàn)題目：Room-temperature metal–sulfur batteries: What can we learn from lithium–sulfur?

  • 原文鏈接：https://doi.org/10.1002/inf2.12291

  • 推薦理由：看之前先來個綜述：蘇州大學(xué)李彥光教授團(tuán)隊對金屬硫電池體系（包括Li-S、Na-S、K-S、Ca-S、Mg-S和Al-S）進(jìn)行了系統(tǒng)介紹，分析和概括了金屬硫電池在多硫化物穿梭、硫電極鈍化失活和金屬負(fù)極穩(wěn)定性等方面的關(guān)鍵科學(xué)問題，并詳細(xì)介紹了相應(yīng)的解決策略。最后，基于鋰硫電池的研究經(jīng)驗，對未來金屬硫電池的發(fā)展進(jìn)行了展望。
三、文獻(xiàn)導(dǎo)讀 1.抗鋰枝晶短路的快充Al-鈣質(zhì)電池
  • 期刊名：Nature
  • 文獻(xiàn)題目：The Key Role of Magnesium Polysulfides in the Development of Mg-S Batteries
  • 原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41586-022-04983-9
  • 推薦理由：盡管裝有金屬負(fù)極的電池因其更高的能量密度和更低的復(fù)雜性而具有吸引力，但鋰枝晶的存在使該技術(shù)的停滯不前。在這里，作者設(shè)計了一種雙向的、快速充電的鋁-鈣基電池，該電池使用由NaCl-KCl-AlCl3組成的熔鹽電解質(zhì)。用高濃度的AlCl3配制，這些氯鋁酸鹽熔體含有catenated AlnCl3n+1-物種，例如Al2Cl7-、Al3Cl10-和Al4Cl13-，它們與Al-Cl-Al的聯(lián)系使Al3+脫溶動力學(xué)變得簡單，從而產(chǎn)生高的交換電流。進(jìn)一步拓展到其他電池，Al-S電池的電池級成本預(yù)計將低于當(dāng)前鋰離子技術(shù)的六分之一。這種化學(xué)成分由地球上豐富的元素組成，這些元素可以通過道德方式獲得，并在略高于水沸點的適度高溫下運行，這種化學(xué)成分具有低成本、可充電、耐火、可回收電池的所有必要條件。
?2.多硫化鎂在Mg-S電池中的關(guān)鍵作用
期刊名：ACS Energy Letters
  • 文獻(xiàn)題目：The Key Role of Magnesium Polysulfides in the Development of Mg-S Batteries
  • 原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsenergylett.2c01970
  • 推薦理由：鎂硫（Mg-S）電池由于其高理論容量和低活性材料成本而在過去十年中得到了研究。然而，要實現(xiàn)實用的Mg-S電池，仍有幾個關(guān)鍵問題尚未解決。本文討論了Mg-S電池與Li電池相比性能較差的原因。并展望強調(diào)了多硫化鎂的獨特性質(zhì)以及由此產(chǎn)生的鎂負(fù)極鈍化問題，以促進(jìn)Mg-S研究的進(jìn)展。
?3.高能柔性Zn-S電池硫還原轉(zhuǎn)化的雙向鐵原子催化劑
  • 期刊名：AFM
  • 文獻(xiàn)題目：Bidirectional Atomic Iron Catalysis of Sulfur Redox Conversion in High-Energy Flexible Zn-S Battery
  • 原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202210899
  • 推薦理由：為了充分實現(xiàn)高能Zn-S電化學(xué)的理論潛力，必須克服與硫正極相關(guān)的電池放電過程中的不完全和遲緩轉(zhuǎn)換以及電池充電過程中的高重新激活能量障礙。在此，通過實驗和理論預(yù)測，具有FeN4配位的原子分散的Fe位點是雙向電催化劑，可以同時操縱硫的完全轉(zhuǎn)化和最小化ZnS分解的能量障礙。研究發(fā)現(xiàn)，Fe位點有利于硫和可能的多硫化鋅中間物的吸附，并確保放電過程中幾乎完全的硫轉(zhuǎn)化為ZnS。對于接下來的再充電過程，電沉積的ZnS可以很容易地被可逆地充回S，與純碳基體相比，FeN4分子周圍沒有明顯的活化過電位。正如預(yù)期的那樣。更令人鼓舞的是，本文展示了一種具有高放電容量和穩(wěn)定可逆性的靈活固態(tài)Zn-S電池。
  • 點評：還是把鋰硫的催化劑轉(zhuǎn)移到Zn-S上做的，他山之石，可以攻玉。如果測試容易的話，估計后期會出現(xiàn)NiN4,RuN4等催化劑。實際應(yīng)用？拭目以待吧。
4.基于Ca-S系統(tǒng)的高容量鈣原電池
  • 期刊名：Advanced Energy Materials
  • 文獻(xiàn)題目：A High Capacity Calcium Primary Cell Based on the Ca–S System
  • 原文鏈接：https://doi.org/10.1002/aenm.201300160
  • 推薦理由：本文報道了史無前例的轉(zhuǎn)化反應(yīng)Ca-S電池。使用S滲透的中孔碳（縮寫為S @ meso－C）陰極，我們在幾何形狀Ca | Ca（ClO 4）2 / CH 3 CN | S @中實現(xiàn)了高達(dá)600 mAh g-1（以S為基礎(chǔ)）的放電容量。
  • 點評：注意哦，這是一篇13年的文獻(xiàn)，當(dāng)年概念應(yīng)該很新。感興趣的讀者可以下載研讀。下載不了的可以后臺私信我。
四、總結(jié) 整體來說，根據(jù)目前形勢，除了鋰鈉鉀外，Al-S和Mg-S發(fā)文量算多一些，Ca-S？好像除了13年那篇之后就很少見了，Zn-S目前慢慢大家也開始做。做Metal-S的你，做的是什么？你覺得哪種潛力更大？歡迎留言轉(zhuǎn)發(fā)評論討論。

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