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鋰硫（Li-S）電池因其高能量密度和成本效益而被認為是最有前途的下一代儲能系統。然而，其實際應用受到一些不可避免的缺點的嚴重阻礙，尤其是可溶性多硫化鋰（LiPS）的穿梭效應導致容量快速衰減和循環壽命下降。

在此，廈門大學彭棟梁教授、謝清水副教授等人重點研究了LiPSs在Li-S電池中的穿梭路徑及其對相應組成的影響，回顧了硫主體、電解液、隔膜和負極保護抑制穿梭效應的最新進展和策略。作者首先介紹了鋰硫電池的基本概念和機制，以深入了解鋰硫電池中LiPSs的產生和穿梭效應。然后，逐步討論了沿擴散路徑的LiPSs穿梭抑制策略，包括：

1）通過改性硫主體固定/電催化LiPSs的轉化。

2）通過定制的電解液系統降低溶解度或消除LiPSs的形成。

3）通過改性層阻止LiPSs滲透隔膜，隔膜上的改性層可以作為物理屏障有效捕獲到達隔膜表面的LiPSs并將其限制在正極側。

4）通過負極界面工程防止LiPSs和鋰負極之間的表面化學反應。

圖1. Li-S電池的示意圖和工作原理

最后，作者對Li-S電池轉化問題和實際應用的未來研究提出了一般性結論和展望：

（1）催化機理的深入探索。開發和優化XAS、IR、XPS和STEM等原位表征技術，實時監測電池在運行過程中內部的瞬時變化和演化過程；

（2）開發不含多硫化物的固態電解質。從本質上講，用全固態電解質代替液體電解質是克服多硫化物穿梭問題的最有效策略；

（3）全電池和實用軟包電池的探索。實現Li-S電池的實際應用不僅需要關注材料研究，還需要關注電極結構和電池工程；

（4）匹配大規模實際應用。高硫含量、高面積質量負載及低電解液/硫（E/S）比對鋰硫電池的能量密度有深遠的影響，此外Li-S電池的熱穩定性和鋰金屬的回收也需深入研究。

圖2. 改性鋰金屬的制備及其在鋰硫電池中的應用示意圖

Recent Advances and Strategies toward Polysulfides ShuttleInhibition for High-Performance Li-S Batteries, Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202106004

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彭棟梁/謝清水Adv. Sci.: 抑制高性能鋰硫電池多硫化物穿梭的進展和策略

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