Schwefel-Redox-Reaktionen an Arbeitsoberflächen in Lithium–Schwefel-Batterien: Eine Perspektive

Zusammenfassung Lithium–Schwefel (Li–S) Batterien gelten als eines der vielversprechendsten zukünftigen Energiespeichersysteme wegen der ultrahohen theoretischen Energiedichte von 2600 Wh kg −1 . Die natürliche Verfügbarkeit, die Erschwinglichkeit und die Umweltfreundlichkeit von elementarem Schwefel stellen zusätzliche Vorteile dar. Jedoch haben komplizierte Reaktionsverhalten an den Grenzflächen von Arbeitsanode/electrolyt, die mehrphasige Umwandlung und mehrstufige Ion/Elektron-Diffusion während der Schwefelredoxreaktionen beinhalten, das umfassende Verständnis der Li–S-Chemie und deren praktische Anwendungen behindert. Dieser Perspektivartikel hebt den Einfluss des Ion/Elektron-Transports und der Reaktionsregelung durch Elektrokatalyse oder Redox-Mediation an den Grenzflächen von Elektrode/Elektrolyt auf verschiedene interfaciale Schwefel-Redox-Reaktionen (Flüssig-Flüssig-Fest-Umwandlung zwischen löslichen Lithium-Polysulfiden mit unterschiedlichen Kettenlängen und unlöslichen Lithium-Sulfiden in flüssigen Elektrolyt-Li–S-Batterien sowie direkte Fest-Fest-Umwandlung zwischen Schwefel und Li 2 S in Allsolidstate-Li–S-Batterien) hervor. Der aktuelle Stand, bestehende Herausforderungen und zukünftige Richtungen werden diskutiert und angestrebt, um ein frisches Licht auf das grundlegende Verständnis der interfacialen Schwefel-Redox-Reaktionen zu werfen und das rationale Design der Elektroden/Elektrolyt-Grenzflächen für zukünftige Li–S-Batterien mit hoher Energiedichte und langer Lebensdauer zu lenken.