可充电水基锌离子电池具有中等的能量密度和可靠的安全性能，已成为取代传统储能系统的热门储能技术。释放这种水系电池的全部潜力，离不开化学成分精确控制、空间结构独特的正极。此外，与依赖于插层反应的正极相比，转换型正极为实现高储能性能提供了更大的希望。在这方面，硫正极具有极高的理论容量和低成本的固有优点，这使得Zn−S化学具有很大的发展前景。然而，Zn−S电池较差的稳定性或低能量密度限制了其实际应用。
近日，安徽大学鹿可教授报道了设计了一种高能Zn−S体系，通过在S纳米颗粒中原位界面聚合Fe(CN)64-−掺杂的聚苯胺制备了高容量正极。
文章要点
1）研究发现，与硫相比，FeII/III(CN)64/3−氧化还原介体具有更快的阳离子插入动力学。更高的正极电位（FeII(CN)64−/FeIII(CN)63−∼0.8 V vs S/S2−∼0.4 V）在电池放电过程中自发催化硫的完全还原（S8 + Zn2FeII(CN)6 ↔ ZnS + Zn1.5FeIII(CN)6，ΔG=−24.7 kJ mol−1）。在反向充电过程中，开放的铁氧化还原物种降低了ZnS活化的势垒，而Zn2+的插层传输促进了S和ZnS之间的高度可逆转化。
2）实验结果显示，含硫量为70 wt%的蛋黄−壳正极的可逆容量为1205 mAh g−1，稳态工作电压为0.58 V，200次循环后的衰减率为0.23%/cycle，能量密度为720 Wh kgsulfur−1。进一步，研究人员成功组装了基于复合正极的柔性固态锌电池，实现了375 Wh kgsulfur−1的能量密度。
3）一系列的非原位研究揭示了Zn−S电池的降解性质：非活性ZnS纳米晶的聚集，而不是Zn负极的耗尽。
所提出的氧化还原电催化效应为可调Zn−S化学提供了一种有效的途径。
参考文献
Hong Zhang, et al, Redox Catalysis Promoted Activation of Sulfur Redox Chemistry for Energy-Dense Flexible Solid-State Zn−S Battery, ACS Nano, 2021
DOI：10.1021/acsnano.1c08645
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c08645
