大牛Arumugam《EEM》：可抑制多硫化物穿梭效应的新型有机硫正极！

2023年10月10日下午3:59 • 顶刊解读

有机硫材料是当今锂基电池中层状氧化物正极的可持续替代品。2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑(DMCT)是1990年至2010年初被深入探索的一种有机硫材料。然而，因为人们认为DMCT的电极反应太慢而无法实用，其研究兴趣下降。

德克萨斯大学奥斯汀分校Arumugam Manthiram等重新审视了聚[四硫代-2,5-(1,3,4-噻二唑)]形式的DMCT基材料，即pDMCT-S，并采用适当的电解质和正极设计，证明了其在锂金属和钠金属负极电池中的出色可充电性。

图1 材料制备及表征

具体而言，作者通过DMCT和硫之间的简单缩合反应合成了具有2个额外硫的pDMCT-S。

研究发现，pDMCT-S可以通过4步放电/充电过程进行可逆氧化还原。放电产物Li/Na-DMCT的中间体可通过在噻二唑环的氮中心处的强结合来吸收多硫化物，这最大限度地减少了多硫化物穿梭并促进硫氧化还原。因此，在锂金属和钠金属电池中，与硫正极相比，pDMCT-S正极的循环稳定性得到改善。

图2 Li-pDMCT-S电池性能和对多硫化物的吸附

结果，pDMCT-S与锂金属负极匹配后在C/2下表现出611 mAh g^-1的可逆容量。pDMCT-S中噻二唑官能团的多功能性突出了设计其他多功能有机硫材料的机会，这些材料也可以调节多硫化物穿梭效应。

或者，此类有机硫材料可用作常规硫电池中的添加剂以驯服多硫化物。总之，该策略为目前依赖无机金属基材料（如过渡金属硫属化物）提供了一种替代方案，以防止穿梭并改善硫氧化还原的动力学。

图3 Na-pDMCT-S电池性能

2,5-Dimercapto-1,3,4-thiadiazole (DMCT)-based Polymers for Rechargeable Metal-sulfur Batteries. Energy & Environmental Materials 2022. DOI: 10.1002/eem2.12446

大牛Arumugam《EEM》：可抑制多硫化物穿梭效应的新型有机硫正极！

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