美國范德堡大學(xué)De-en Jiang教授團隊聯(lián)合研究人員開發(fā)出一種氯化物介導(dǎo)的硫化學(xué)體系，成功在可充電鋰硫電池中實現(xiàn)每個硫原子轉(zhuǎn)移三個電子而非傳統(tǒng)的兩個，顯著提升了電池的能量密度與電壓。

傳統(tǒng)鋰硫電池因工作電壓較低、氧化還原反應(yīng)緩慢以及多硫化物穿梭效應(yīng)（可溶性硫化合物在電極間遷移導(dǎo)致能量損耗與自放電），其可用能量受到限制。常規(guī)化學(xué)體系中，硫主要在單質(zhì)硫與硫化鋰之間轉(zhuǎn)換，每原子僅傳遞兩個電子。理論上更高的氧化態(tài)雖能釋放額外電荷與電壓，但此前難以在可充電電池中可逆利用。

在新體系中，充電時硫化鋰經(jīng)單質(zhì)硫被氧化至二硫二氯（S?Cl?），使硫達到+1氧化態(tài)。實驗室測試顯示，該機制使基于硫的比容量提升58%，平均工作電壓從2.05伏升至2.54伏。此外，一款小型軟包電池在完成100次充放電循環(huán)后，仍保持初始容量的78%。