摘要:一直以来,储能技术着重在能量密度、功率密度、寿命、安全性和成本方面不断改进。近年来不断扩大的电子设备市场,包括电动汽车和便携式电子产品,促使电池逐渐向高能量密度方向发展。尽管锂离子电池已被广泛应用于电动工具、电子通讯设备甚至电动汽车等应用领域,但是锂离子电池的能量密度已接近其理论极限,仅能驱动一辆电动汽车行驶约300公里,或为全功能智能手机供电不到一天。锂硫电池因其较高的理论容量(1675 mAh g−1)和丰富的硫储量而受到了广泛的关注。但是,S8和Li2S的导电性差、循环时巨大的体积膨胀(80%)、多硫化物溶解引起的“穿梭效应”等,会导致活性物质利用率低,电池容量衰减迅速,进而限制了其高功率输出。此外,充放电过程中的非均相氧化还原反应通常伴随着缓慢的反应动力学,这导致了电池的倍率性能不理想。考虑到这些阻碍因素,除了可以通过引入中间层或设计合适的隔膜来捕获和限制锂离子外,寻找合适的正极主体材料也是提高锂硫电池电化学性能的有效途径。具体来说,利用极性材料作为高效的多硫化物介质来加速多硫化锂的反应已经成为近年来的研究热点。一些研究人员发现在硫正极材料中引入电催化剂可以加快硫的氧化还原过程,抑制多硫化锂的穿梭。本综述详细总结了加速硫还原反应的金属催化剂材料的最新进展,包括金属单原子材料、金属纳米材料、金属化合物材料,并为进一步优化锂硫电池的电化学性能指明了方向。