北京工业大学考研，北京工业大学考研分数线
硫(S)在化合物中表现出多种正价和负价，为设计可充电池提供了多种电化学方案。不幸的是，由于电化学电位相对较低，S的可逆还原几乎不能提供高输出电压。考虑到S和Al的高容量、低成本和高安全性，可充Al-S电池是一种有价值的储能系统。然而，大多数报道的Al-S电池是由S的可逆还原驱动的，它仅提供低放电电压（≈0.4-1.0 V，理论电压为1.25 V vs Al3+/Al），并在室温下具有大的电压滞后。
鉴于此，北京工业大学尉海军教授、张旭副教授通过采用S的可逆电化学氧化，开发了一种高电压的铝硫（Al-S）电池，它具有约1.8V的高放电电压（vs. Al3+/Al）。进一步实现了正价和负价S化合物之间的可逆多电子转化，从而激活了高容量的Al-S电池。受益于浸润在AlCl3/乙酰胺电解液中的功能性聚合物膜（聚丙烯酰胺膜），它可以抑制不需要的电解液反应，限制硫化物穿过隔膜，并稳定铝负极以防止降解。因此，Al-S电池获得了显著增强的性能，其容量为861 mAh g-1，在50/200次循环后容量保持率为92.1%/79.0%，耐久性为490次。总之，这种新的电化学方案为未来开发具有更高能量密度的S基二次电池提供了启示。
文章要点：
1. 这项工作通过激活S的电化学氧化实现了高性能的Al-S电池，它提供了≈1.8V vs. Al3+/Al的放电电压。此外，S的氧化可以与S的还原结合起来，实现多电子转换，从而使Al-S电池具有前所未有的高放电容量（2213 mAh g-1）。
2. S的反应机制已被证明是S0↔混合S1+/2+/4+过程，S1+是主要的氧化状态（液相S2Cl2）。
3. 为优化Al-S电池，引入了浸润在AlCl3/AcA电解液中的功能性聚合物膜，它可以抑制不需要的电解液反应，限制硫氯化物的穿梭，并稳定Al负极以防止降解。
4. 因此，Al-S电池的电化学性能得到显著改善，它可以稳定地运行490个循环，容量保持良好，电压衰减很小。
图1 用于Al-S电池的S的电化学氧化
图2 QTof-MS鉴定电化学氧化产物
图3用于优化Al-S电池的改进膜策略
图4 铝硫电池的电化学性能
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202205562
来源：高分子科学前沿
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