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硫基水系電池 (SAB) 具有高理論容量 (1672 mAh g^-1)、兼容的潛力和低成本而引起了廣泛。盡管如此，SAB 的潛在電化學機制仍不清楚，包括復雜的熱力學演變和動力學指標。

為此，復旦大學晁棟梁教授等人建立了一種從理論到應用的方法論，考慮了SAB 的電化學理論、當前問題、優化策略和適用設備。對當前SAB的相關電化學，包括熱力學演化、動力學指標和氧化還原路線進行了嚴格分析，它們實際上是相互關聯的。

因此，建議采用協同策略來應對窄電化學穩定窗口（ESW）、不可逆的熱力學反應、動力學不足以及器件級問題。pH 調節、氧化還原耦合、活性調節、電解液優化、膜工程和電極改性應協同考慮來應對氧化還原液流SAB、氧化物SAB和金屬SAB中存在的挑戰。

圖1. SAB的優勢和劣勢總結

在未來高性能SAB的設計中，作者建議在以下幾個方面進行：

（1）進一步表征基礎熱力學參數和動力學指標，確認SAB中速率決定步驟；

（2）構建完善化學輔助電化學理論；

（3）闡明化學結構-功能關系，特別是電極和膜上的多孔結構控制；

（4）開發基于半導體化學的活性材料和催化劑的帶隙可調異質結，以提高導電性和親和力；

（5）從內在和外在擴展S-S氧化還原。

圖2. SAB的問題到策略

Sulfur-Based Aqueous Batteries: Electrochemistry and Strategies, Journal of the American Chemical Society 2021. DOI: 10.1021/jacs.1c06923

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