Lithium–sulfur (Li–S) batteries are a promising alternative to lithium–ion batteries (LiBs), the most common rechargeable battery technology. As sulfur is abundant on Earth, these batteries could be cheaper and more environmentally friendly than LiBs, whi
锂硫（Li–S）电池是最常见的可充电电池技术锂离子电池（LiBs）的一种很有前途的替代品。由于地球上硫含量丰富，这些电池可能比锂电池更便宜、更环保，同时也可能表现出更高的能量密度
尽管有这些优势，Li的部署；到目前为止，S电池是有限的，因为这些电池中的许多也具有低循环寿命和高自放电率。此外，Li&ndash；在实际应用中，由于S电池的充电和放电速率很高，因此其成本通常会低得多。
这是一种化学反应，在确保Li&ndash；S电池就是所谓的硫还原反应（SRR）。该反应已被广泛研究，但其在高电流速率下的动力学趋势仍知之甚少
阿德莱德大学、天津大学和澳大利亚同步加速器的研究人员最近进行了一项研究，旨在描绘SRR的动力学趋势，为大功率Li&ndash；S电池。他们发表在《自然纳米技术》上的论文还介绍了一种纳米复合碳电催化剂，该催化剂被发现可以提高Li&ndash；S电池，获得约75%的放电容量保持率
“电催化剂对硫还原反应（SRR）的活性可以用火山图来表示，火山图描述了具体的热力学趋势，”李欢、孟荣伟和他们的同事在论文中写道。“然而，描述高电流率下SRR的动力学趋势尚不可用，这限制了我们对动力学变化的理解，并阻碍了高功率Li||S电池的发展。以Le Chatelier原理为指导，我们建立了一种将多硫化物浓度与动力学电流相关联的SRR动力学趋势。”
为了进一步研究SRR在高电流下的动力学趋势，研究人员还收集了同步辐射X射线吸附光谱测量结果，并进行了各种分子轨道计算。总的来说，他们的结果表明，基于过渡金属的催化剂的轨道占有率与电池中多硫化物的浓度有关，因此也与SRR动力学预测有关
基于他们描绘的动力学趋势，李、孟和他们的合作者设计了一种新的纳米复合电催化剂，该催化剂由碳基材料和CoZn团簇组成。然后，他们将这种催化剂集成到Li&ndash；S电池并测试了其性能，重点关注其充放电速率
研究人员写道：“当电催化剂用于硫基正极（硫负载量为5&shinsp；mg/thinsp；cm&sminus；2）时，相应的Li||S币形电池（电解质与硫的质量比为4.8）可以在8°；C（即13.4&shinsp，基于硫的质量为a&shinsp！gS&sminus！1）和25°；C下循环1000次。”
“该电池的放电容量保持率约为75%（最终放电容量为500&lhinsp；mAh<hinsp；gS&minus；1），对应于26120&lhinsp，W&lhinsp！kgS&minus1的初始比功率和1306<hinsp，Wh<hinsp！kgS&minus-1的比能量。”
总的来说，李、孟及其同事最近的研究表明，多硫化物浓度的增加促进了更快的SRR动力学；因此，提高多硫化物浓度的催化剂可以加速该反应。通过理论计算和实验测量验证了这一结果
基于他们的观察结果，研究人员已经引入了一种电催化剂，该催化剂被发现可以增强Li&ndash；S电池。在未来，他们的工作可能会启发其他有前途的催化剂的设计，有可能为开发新型高功率Li&ndash；S电池技术