与锂硫（Li-S）电池相比，镁硫（Mg-S）电池具有更高的理论体积能量密度、更高的安全性和更低的成本。然而，Mg-S电池存在循环寿命低、能量利用率低等问题。
近日，香港中文大学卢怡君教授报道了硫反应迟缓是Mg-S电池性能差的主要原因。
文章要点
1）利用operando UV-Vis光谱，研究人员发现在Mg2+的存在下，多硫化物的浓度比在Li+的存在下要低得多。因此，由于Mg-S反应中缺少多硫化物介体，导致硫的利用率低、动力学缓慢，导致硫正极的比容量低、过电位高（超过电池过电位的50%）。
2）针对其电化学性能较差的原因，研究人员采用N，N二甲基甲酰胺和二甲基亚砜等高供体溶剂提高了多硫化物的溶解度，有效地将Mg-S放电容量从660 mAh g−1提高到1500mAh g−1，并将0.1 C下的硫正极过电位从超过600 mV降低到约200 mV，能量效率达到90%以上。在此基础上，以二甲基亚砜为电解质的Mg-S正极在300次循环中0.4 C的可逆容量为700 mAh g−1，比目前最先进的醚基Mg-S化学性能有了很大的提高。
研究工作揭示了Mg-S电池的反应极限，并为未来高能可逆Mg-S电池的电解质设计提供了重要的见解。
参考文献
Qingli Zou, et al, Achieving Efficient Magnesium–Sulfur Battery Chemistry via Polysulfide Mediation, Adv. Energy Mater. 2021
DOI: 10.1002/aenm.202101552
https://doi.org/10.1002/aenm.202101552
