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增加硫的質量負載和盡量減少電解液的量仍然是發展高能量密度Li-S電池的主要挑戰，這需要通過材料開發和機理分析的共同努力來解決。

圖1 材料表征

耶魯大學王海梁、Hongmin Wang、中山大學吳明娒等開發了一種具有高硫質量負載的催化活性的電極，并分析了相應的Li-S電池在貧電解質條件下的循環和失效行為。

具體而言，作者采用棉花開發了一種均勻地裝飾著CeO_x納米結構的三維碳電極，憑借導電的多孔碳網絡和具有催化活性的CeO_x位點，該電極可以在不影響其電化學性能的情況下加載高達14 mg cm^-2的硫。

此外，在6 μL mg^-1的低E/S比率下，S/CeO_x/C電極提供了高達1200 mAh g^-1的比容量和超過180次循環的穩定充電/放電。

圖2 電化學性能對比

此外，這項工作發現，Li||S/CeO_x/C電池通常在高電流密度的充電步驟中失敗，這是由于電化學沉積的鋰枝晶穿透隔膜造成的局部短路，而這是以前被忽視的在貧電解液條件下運行的電池特有的失敗模式。

為在未來的工作中提供更好的Li-S電池，硫正極的其余問題可能需要與現有的負極問題（如鋰枝晶的生長）同時解決。這項工作顯示了材料開發和機理分析在推動下一代高能電池技術方面的力量。

圖3 導致電池失效的局部短路機制示意

High Mass Loading Li-S Batteries Catalytically Activated by Cerium Oxide: Performance and Failure Analysis under Lean Electrolyte Conditions. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202302771

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AM：高負載Li-S電池在貧電解液條件下的性能和失效分析

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