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全南大學/漢陽大學Adv. Sci.: 共價固定硫聚丙烯腈復合材料作為金屬硫電池先進正極的多尺度理解

金屬硫電池 (MSB) 由于其高比容量而成為下一代儲能系統有希望的候選者。與硫基電極相比，SPAN 被證明具有獨特的特性，例如高硫利用率和更低的LiPS溶解度。

然而，由于SPAN結構中的硫負載量低、化學結構存在爭議以及反應機制不確定，基于SPAN的電池的循環壽命和能量密度較差。

在此，韓國全南大學Jaekook Kim, Jang-Yeon Hwang以及漢陽大學Yang-Kook Sun等人回顧并總結了SPAN電極的最新應用，同時強烈強調了對其電化學機制的研究和先進化合物的設計是實現實際應用的基礎，應該深入嘗試理論計算和實驗方法的協同組合。

納米尺度的原位/非原位表征對于全面了解在循環過程中反應機制是必不可少的，化學結構的優化以及化學鍵合性質的優化以及SPAN主鏈整體硫的利用研究也是必要的。

圖1. SPAN復合材料的合成示意圖及電化學性能

作者認為，包含新的官能團和粘結劑添加劑保持電接觸以及通過新的3D結構設計提高電化學反應的動力學是發展具有高容量和實際能量密度SPAN電極的方向。

在此，作者將SPAN電極研究面臨的挑戰和前景總結如下：

1）結構優化；

2）增加SPAN結構中的硫負載；

3）加強反應機理的研究；

4）適用電解質研究；

5）高性能負極材料（如無枝晶）的開發等。

圖2. SPAN電極的合成途徑及其在金屬硫電池中的應用

Multiscale Understanding of Covalently Fixed Sulfur-Polyacrylonitrile Composite as Advanced Cathode for Metal-Sulfur Batteries, Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202101123

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全南大學/漢陽大學Adv. Sci.: 共價固定硫聚丙烯腈復合材料作為金屬硫電池先進正極的多尺度理解

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