Schwefel‐basierte Elektroden mit Mehrelektronenreaktionen für Raumtemperatur‐Natriumionenspeicherung

Abstract

Natriumspeichersysteme wie Natrium‐Ionen‐ und Raumtemperatur‐Natrium‐Schwefel‐Akkumulatoren finden als günstige Energiespeichertechniken ein zunehmendes Forschungsinteresse. Aufgrund ihrer leichten Verfügbarkeit und ihren einzigartigen chemischen und physikalischen Eigenschaften werden Schwefel‐basierte Materialien, vor allem Metallsulfide (MSx) und elementarer Schwefel (S), aktuell als vielversprechende Kandidaten für Natriumspeicher‐Technologien gesehen – mit hohen Kapazitäten und ausgezeichneter Redoxreversibilität. Hier präsentieren wir einen Überblick über Natriumspeichermechanismen von Schwefel‐basierten Elektrodenmaterialien, mit Schwerpunkt auf neuen Fortschritten und Strategien zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit und Tolerierung von Volumenänderungen der MSx‐Anoden sowie auf Schwefelkathoden in RT‐NaS‐Batterien. Außerdem wird ein neues Konzept zur Integrierung von MSx‐Elektrokatalysatoren in konventionelle Kohlenstoffgerüste für die Herstellung polarisierter Schwefelspeicher vorgestellt. Dieser Kurzaufsatz kann als Wegweiser für potenzielle Forschungsrichtungen zur Entwicklung weiterer schwefelbasierter Materialien für künftige Na‐Speichermethoden dienen.

Efficient Catalytic Conversion of Polysulfides by Biomimetic Design of “Branch-Leaf” Electrode for High-Energy Sodium–Sulfur Batteries

“…To alleviate these drawbacks, great efforts have been devoted by researchers to design and synthesize favorable S-based cathodes with unique compositions and structures for building high performance RT Na-S batteries [9,10]. The most common strategy is to physically confine sulfur in various carbon materials, such as micro/mesoporous carbon, 2D graphene, hollow carbon nanotubes, and conductive polymers [11,13].…”