鋰-硫電池具有較高的能量密度（2600 W h kg?1、2800 W h L?1），有望成為下一代的電化學(xué)儲(chǔ)能器件，用于動(dòng)力電池等領(lǐng)域。不過，鋰-硫電池的應(yīng)用還面臨一系列問題，主要包括正極的硫和硫化鋰的電導(dǎo)率差、充放電過程中的多硫化物溶于電解液并發(fā)生穿梭效應(yīng)等。

    作者將含硫復(fù)合物正極材料分為三種。第一種是硫和納米碳材料的復(fù)合物，碳材料三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)是良好的導(dǎo)電載體，然而非極性的碳材料無法很好地吸附極性的多硫化物。第二種是在碳材料中引入極性位點(diǎn)，這類材料兼具良好的導(dǎo)電性和多硫化物吸附能力。第三種是使用極性的無極納米材料與硫復(fù)合，對(duì)多硫化物有強(qiáng)的吸附能力，然而這種材料的面容量密度和倍率性能有待進(jìn)一步提高。

    在這篇文章中，作者綜述了納米金屬氧化物和硫化物在鋰-硫電池中的應(yīng)用。金屬氧化物和硫化物能吸附多硫化物、抑制其溶解，從而延長鋰-硫電池的循環(huán)壽命。此外，這類材料還可能促進(jìn)了多硫化鋰與二硫化鋰的可逆電化學(xué)轉(zhuǎn)化。作者指出，納米金屬氧化物和硫化物可被用于硫正極、隔膜/夾層、鋰金屬負(fù)極保護(hù)。文章在關(guān)注一般的鋰-硫電池的同時(shí)，還討論了鋰-多硫化鋰電池、硫化鋰正極電池等。

    氧化物硫化物種類眾多，再加上不同的結(jié)構(gòu)和晶面更是不可勝數(shù)，它們都能用于鋰硫電池嗎？作者認(rèn)為，對(duì)此需要一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)作為指導(dǎo)。這其中最重要的問題是金屬氧化物和硫化物與多硫化鋰的相互作用，對(duì)此需通過多種表征手段和 DFT 計(jì)算加深認(rèn)識(shí)。作者介紹了幾種學(xué)術(shù)觀點(diǎn)：

    Lindar Nazar 組提出了一種金發(fā)原理（“Goldilocks”principal）：金屬氧化物依其相對(duì)Li/Li+ 的電勢分為三類，當(dāng)氧化物電勢適中時(shí)，在硫正極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)時(shí)生成硫代硫酸鹽，最適于用作鋰硫電池正極載體（圖11a）。其中 δ-MnO2 就屬于這種材料。

    張強(qiáng)組認(rèn)為，如果氧化物和硫化物具有良好的導(dǎo)電性，那么吸附的多硫化物就能在吸附位點(diǎn)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)（圖11b）。此外，一些極性材料如CoS2 還是多硫化物氧化還原的電催化劑。不過，目前尚缺乏Li2S/ Li2S2 反應(yīng)的電催化劑。

    崔屹組考慮到大多數(shù)金屬氧化物導(dǎo)電性較差，因此吸附的多硫化物必須遷移到導(dǎo)電基底表面才能發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)（圖11c）。這類氧化物在具有強(qiáng)極性、有效吸附多硫化物的同時(shí)，還需要有比表面積大、表面多硫化物擴(kuò)散性能好的特點(diǎn)。

    此外，材料的納米結(jié)構(gòu)起到了特別重要的作用，特別是比表面積和孔結(jié)構(gòu)高度依賴于納米結(jié)構(gòu)。尺寸更小的氧化物和硫化物通常具有更好的容量。對(duì)納米金屬氧化物和硫化物與多硫化物之間的相互作用有待于進(jìn)一步研究。

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