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固態鋰-硫電池兼具低成本、高比能和高安全性，是新一代高比能動力電池的重點研究方向。然而，硫正極材料的電子絕緣特性以及電化學過程中的巨大體積膨脹使得電荷難以在變化的固態界面實現穩定傳輸，其阻礙了固態鋰-硫電池的進一步發展與應用。

在此，美國加州大學圣地亞哥分校劉平和Shyue Ping Ong（王學彬）等人報告了一種在晶體硫結構中插入 I₂ 的 S_9.3I 分子晶體，其在 25 °C 時顯示出半導體級的導電性，其導電性在25°C時比純硫提高了11個數量級。通過引入碘，硫的能帶結構中出現了新的狀態并且在電化學循環中促進了活性多硫化物的生成。

此外，該種新材料的熔點較低，大約為65°C，即通過定期重新熔化正極材料可修復電池循環過程中損壞的界面。因此，Li-S_9.3I電池能夠實現400次的穩定循環且其比容量保持率達到了87%。

圖1. S_9.3I和S正極在固態Li-S電池中的電化學性能

總之，該工作發展了一種新型晶格空位分子嵌入機制的硫晶體結構調控策略，設計并合成了導電、固態界面可修復的S_9.3I正極材料，有效解決了固態鋰-硫電池關鍵科學難題。此外，引入的碘元素也促進了電化學過程中多硫化鋰的生成，有效提升了固態鋰-硫電池電化學性能。因此，該新型S_9.3I正極材料的發現，為發展高比能固態鋰-硫電池提供了新思路。

圖2. S_9.3I正極在固態電池中的工作機制

Healable and conductive sulfur iodide for solid-state Li–S batteries, Nature 2024 DOI: 10.1038/s41586-024-07101-z

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Nature：導電硫-碘正極用于固態鋰-硫電池的修復

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