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受益于低成本、超高能量密度和環境友好等優點，金屬硫電池（M-S電池）近年來受到廣泛關注。然而，多硫化物的穿梭效應和緩慢的氧化還原過程阻礙了其實際應用。

在此，四川大學程沖研究員、楊偉教授及柏林工業大學李爽博士等人系統總結了多硫化物催化材料設計原理和活性中心的最新進展。首先，詳細介紹了目前報道的多硫化物催化轉化的化學和機理。

隨后，全面討論了加速M-S電池反應動力學的多硫化物催化材料的合理設計，包括聚合物和骨架、無機/金屬催化劑及雜原子摻雜的碳材料等。

其中，作者非常關注相應的催化機制和結構-功能關系，并且強調計算方法在推動活性中心設計方面發揮著越來越大的作用。

最后，提出了當前的突破，并確定了指導未來主要挑戰、觀點和創新的方向。

圖1. Li-S電池中的多硫化物還原反應過程

在未來對不同多硫化物催化材料的研究中，需要仔細考慮一些挑戰和實際前景，特別是在涉及未來大容量、快速充電的M-S電池時。作者總結了以下科學問題：

（1）對M-S電池中多硫化物催化轉化機制的了解不足；

（2）有機骨架作為多硫化物催化劑仍存在障礙；

（3）缺乏對單原子催化活性的深入研究；

（4）極端條件下催化劑設計的挑戰；

（5）設計Na-S和K-S電池的挑戰。總之，本綜述提供了設計不同多硫化物催化劑的前沿理解，并提供了優化未來M-S電池和許多相關電池系統的實驗和理論指導。

圖2. Li-S電池中的多硫化物氧化反應過程

Polysulfide Catalytic Materials for Fast-Kinetic Metal–Sulfur Batteries: Principles and Active Centers, Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202102217

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程沖/楊偉/李爽Adv. Sci.: 用于快速動力學金屬硫電池的多硫化物催化劑

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