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超高能價比的鋁硫（Al-S）電池是一種很有前景的儲能技術，但存在電壓差大、壽命短等問題。

北京科技大學焦樹強等提出了一種電催化劑增強的準固態Al-S電池，以從根本上解決Al-S電池中電壓間隙大和容量衰減快的問題。

圖1 催化作用示意及準固態Al-S電池性能

該電池包含硫錨定的鈷/氮共摻雜石墨烯(S@CoNG)正極和離子液體浸漬的金屬有機骨架(IL@MOF)電解質。Co-N₄結構作為多功能催化中心不斷誘導Al³⁺從Al_xCl_y-離子解離和S-S鍵斷裂，從而大大加速硫反應動力學。

因此，電催化加速的S@CoNG正極具有0.43 V的小電壓間隙和0.9 V的高放電平臺，有利于提高能量密度。此外，IL@MOF中豐富而狹窄的MOF通道被IL離子填充，賦予了快速的活性離子傳輸，并成功抑制了多硫化物的穿梭效應，從而穩定了可逆的硫轉化。

圖2 充放電過程研究

受益于上述優勢，由S@CoNG正極和IL@MOF電解質組裝而成的準固態Al-S電池在首次循環中提供了820 mAh g^-1的高比容量，并且在超過300次循環后容量保持率達到了78%，顯示出高能量密度和長壽命。更重要的是，這里的設計原理賦予了Al-S電池良好的可充電能力，可以擴展到其他硫基電池，為開發高性能硫基電池提供了可行的策略。

圖3 對稱電池性能及對多硫化物的阻擋研究

Electrocatalysis for Continuous Multi-step Reactions in Quasi-solid-state Electrolytes towards High-energy and Long-life Aluminum?Sulfur Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202202696

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北科焦樹強Angew：電催化劑增強的高能量長壽命準固態Al-S電池

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