Angew. Chem. ：通过功能分子耦合多硫化物创建锂硫电池中硫转化的内生促进机制

锂硫电池由于其高理论能量密度（2600 Wh/kg），环境友好以及硫储量丰富的优点而被认为是最有潜力的下一代高能量密度储能体系。然而硫到硫化锂的复杂转换过程中存在着可溶性中间体的穿梭以及迟缓的动力学过程，严重限制了锂硫电池的实际应用。因此，如何同时解决硫正极存在的穿梭效应以及动力学迟缓问题是一个关键挑战。

近日，厦门大学的董全峰教授团队提出了一种锂硫电池的内生促进机制，即通过功能分子耦合多硫化物中间体来调控其溶解度与氧化还原活性，形成了一个基于耦合中间体的快速“内循环”来驱动迟缓硫转换反应的“外循环”的增强复合电极过程，从而大幅提升硫正极的反应动力学并有效抑制穿梭效应。

2,4-双(对甲苯基硫代)-1,3-二硫杂-2,4-二磷杂环丁烷-2,4-二硫化物（BPHS）作为功能分子与多硫化物发生亲核取代反应，在电池运行过程中原位形成有机磷多硫化物作为内生促进剂。有机磷多硫化物在电解液中具有更低的溶解度，可以以固体保留在正极侧，抑制活性物质的穿梭。

有机磷多硫化物中一个磷原子可以结合两条硫链，调节硫物种的氧化还原性质，通过构建更快速的氧化还原“内循环”来加速缓慢的硫转换“外循环”，从而改善锂硫电池的反应动力学。

基于内生促进机制的电极过程可以调控放电产物呈现均匀的膜状沉积，放电产物形态的改变促进了随后充电时硫化锂的分解过程。

得益于动力学的改善以及穿梭效应的有效抑制，锂硫电池表现更高的容量，优异的倍率性能以及良好的循环稳定性。该工作提出了一种基于功能分子的内生促进机制，为解决锂硫电池的穿梭效应和动力学迟缓问题提供了新的思路。

论文信息

An Endogenous Prompting Mechanism for Sulfur Conversions Via Coupling with Polysulfides in Li-S Batteries

Qingyi Zheng, Qing Hou, Zhenghao Shu, Guoqing Liu, Xiaoxiang Fan, Kun Wang, Jingmin Fan, Ruming Yuan, Mingsen Zheng, Quanfeng Dong

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202308726

碘乙烷-D5_IODOETHANE-D5_CAS:6485-58-1 2025-04-25
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