4月19日，复旦大学晁栋梁教授研究团队在《焦耳》发文，创新地开发了一种K+-S水系反应。该体系利用水克服了传统有机钾硫电池中固有的动力学问题，另一方面克服了硫还原反应（SRR）产物K2S在水中的溶解度极限，最终实现了独特的固－液－固转变路径。

由于拥有丰富的资源储量和超高的理论比容量（1672 mAh/g），硫具有成为下一代电极材料的巨大潜力。研究者们已经开发出了众多采用有机电解液的硫基电池。然而，有机电解液固有的安全问题和相对较差的动力学性能，使得基于有机电解液的Li/Na/K-S电池的循环问题及实际安全性备受挑战。研究团队利用CMK3介孔碳负载的硫作为正极，醋酸钾水溶液作为硫电解液，开发出了一类新型K+-S水系反应。通过利用水来突破多硫化物的反应动力学限制，硫正极的可逆放电容量高达1619 mAh/g，转化利用率高达96%，首次库伦效率也达到了95%，这不仅超过了现有硫基水系电池，更是超越了有机金属硫电池。同时，研究通过结合一系列谱学分析、电化学分析与理论计算，揭示了该新型K+-S水系电池的储能机理。容量方面，与有机K-S中受限的S↔K2S3固-固反应不同，水系硫正极通过可溶解性短链硫K2S4作为过渡，实现了高效的S↔K2S4↔K2S全两电子转化反应。结合TOF-SIMS、电化学原位全息技术、分子动力学模拟，研究进一步证实了K2S从常规水系电池中的液态，到溶解度极限调控后的固态，显著抑制了还原产物K2S穿梭，形成稳定的固－液－固反应路径，实现硫基水系电池稳定循环（5 A/g下超过500次）。该研究发展了一类新型水系钾离子－硫电池体系，实现了硫电极利用率及钾存储容量的突破，为开发超高比容量和高能量密度水系电池提供了新的思路。

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