「国家杰青」王定胜领衔！上海交通大学张二欢/杲祥文AM丨三机制重构金属硫电池催化设计

金属硫电池因高能量密度和低成本被视为传统锂离子电池的替代方案，但其发展受限于硫正极的缓慢转化动力学和多硫化物穿梭效应。该综述首次从Langmuir–Hinshelwood、Eley–Rideal和Mars–van Krevelen三种经典异相催化机制出发，重新梳理了硫正极的催化行为，建立了硫转化动力学的分析框架。研究系统比较了Li、Na、K、Al、Zn、Mg、Ca、Cu、Fe等多种金属硫电池体系，评估了其能量密度、体积稳定性和应用瓶颈。从纳米结构工程到单原子催化，综述围绕载体、界面、双原子、高熵等尺度总结了硫正极材料的设计策略。此外，强调了原位Raman、XAFS、XPS、NMR及同位素标记等表征技术在验证催化机制中的关键作用。最终指出，MvK和L–H机制在贫电解液、低温、高倍率及全固态电池等极端条件下具有重要应用潜力，为高载硫、低E/S比和长寿命金属硫电池的设计提供了新方向。