在众多电池体系中，低成本，资源来源广的Li-S电池具有广阔的储能应用前景。由于硫的低分子量和多电子氧化还原反应，Li-S电池的理论容量非常高，可以达到1,675 mA h g^-1，重量能量密度为2,600 W h kg^-1。虽然近几年来已经取得了一些有价值的进展，但由于电池运行过程中电极转换反应的复杂性，目前还没有具有稳定理论容量输出的研究报道，这是制约锂硫电池充分发挥其实际应用潜力的内在瓶颈。

有鉴于此，厦门大学陈嘉嘉副教授，董全峰教授从机理的角度出发，对锂硫电池研究进行了综述。

文章要点

1）作者总结了锂硫电池中Li₂Sn复杂的热力学和动力学行为。在放电过程中，元素硫被还原成多种多硫化物，然后与从负极电化学剥离的锂离子结合形成多硫化锂。S8首先被还原生成可溶性的高阶态多硫化物中间物种(Li₂Sn，8≥n≥4)，随后进一步还原为固相的Li₂S₂和Li₂S。充放电过程伴随着从元素S固相到Li₂S_n液相，再到Li₂S 固相的复杂固-液-固多相转变过程。其中多硫化锂的物化性质在锂硫电池电极转化反应中具有重要作用。

2）作者总结了Li₂S_n的表征对S正极/Li负极反应机制的影响。目前，已经通过包括XRD、XAS、FT-IR、UV-vis、拉曼、NMR、EPR和计算研究等表征手段和理论计算，研究了Li₂Sn复杂的氧化还原行为。然而，大多数研究无法实现实时监测。因此，需要使用原位技术以提供电池循环过程中电极转化反应的实时化学演变信息。

3）作者总结了Li-S电池正极和负极的设计策略包括从物理限域到化学吸附-催化策略设计S正极材料和从界面调控到3D结构构筑策略设计Li负极。

4）作者总结了未来锂硫电池研究面临的挑战和机遇，主要包括：i）下一代性能更好的S正极设计（高含量高负载量、低的电解质/硫比率、硫正极催化和调控起始反应活性物种）；ii）性能更好的Li负极设计（大规模锂负极制备和高稳定性无枝晶锂负极）；iii）探索其他类型Li-S电池；iv）全电池原位表征以获得更多电极界面处的化学/电化学实时信息。

Lei et al., Exploring and Understanding the Roles of Li₂S_n and the Strategies to Beyond Present Li-S Batteries,Chem (2020)

DOI：10.1016/j.chempr.2020.06.032

https://doi.org/10.1016/j.chempr.2020.06.032