Elektrochemische kinetische Modulatoren in Lithium–Schwefel-Batterien: Von defektreichen Katalysatoren zu einzelnen atomaren Katalysatoren

Lithium–Schwefel-Batterien zeigen unvergleichliche Vorteile in der theoretischen Energiedichte (2600 W h kg −1 ) unter den Energiespeichersystemen der nächsten Generation. Die langsamen elektrochemischen Kinetiken der Schwefelreduktionsreaktionen, der Sulfidoxidationsreaktionen in der Schwefelkathode und das Wachstum von Lithiumdendriten, das aus unkontrollierbarem Lithiumverhalten in der Lithiumanode resultiert, haben jedoch hohe Umwandlungsraten und eine gleichmäßige Ablagerung behindert, um hohe Leistungen zu erzielen. Dank der synergistischen Effekte der „Adsorption-Katalyse“ werden die Reaktionskinetiken der Schwefelreduktionsreaktionen/Sulfidoxidationsreaktionen, die aus der Delithierung von Li 2 S und den Umwandlungen von Schwefelarten bestehen, durch die Senkung der Delithierungs/Diffusionsenergiebarrieren und die Hemmung des Polysulfid-Shuttlings vorangetrieben. Inzwischen tendieren die anodischen Plattierungs-Kinetiken, die durch die Katalysatoren moduliert werden, dazu, sich ohne Dendritenwachstum zu vereinheitlichen. In diesem Review werden die verschiedenen aktiven Katalysatoren zur Modulation von Lithiumverhalten zusammengefasst, insbesondere die defektreichen Katalysatoren und einzelnen atomaren Katalysatoren. Die Arbeitsmechanismen dieser hochaktiven Katalysatoren, die von theoretischen Simulationen bis zu in situ/operando Charakterisierungen offenbart werden, werden ebenfalls hervorgehoben. Darüber hinaus werden die Möglichkeiten zur zukünftigen Leistungssteigerung, um praktische Anwendungen von Lithium–Schwefel-Batterien zu realisieren, in Aussicht gestellt und geben Einblicke in die zukünftige praktische Entwicklung.