1、论文讲述了哪方面的科学问题？

近些年来，二次充电电池是科研人员的研究热点。研究也更多的将催化剂或催化概念引入到电池体系中，从而获得更好的电化学性能，以及设计具有独特结构和优良性能的材料。本文重点讲述了二次可充电电池在催化技术上的认识与应用，启发人们设计下一代更加合理的电池体系。

2、这篇论文的亮点or创新性是什么？

这篇论文中，作者系统总结了二次充电电池的催化技术，重要亮点为：1）如何设计经典的电池系统和精巧的催化剂；2）如何通过选择性催化操纵电极-电解质界面层；3）如何利用催化阴离子氧化还原活性的思维，设计具有独特结构的阴极。

3、这篇论文得出了一个什么科学结论或指导意义？

本文通过系统的分析总结以及展望二次可充电电池催化技术，围绕二次充电电池中催化剂的潜在作用机制，以及现在科学研究上存在的很多困惑和挑战，在今后的科研上利用先进的原位表征手段和AI计算等，提出了以下几点指导思想：1）明确电池中催化剂的确切活性位点和催化机制；2）建立更合适的描述符准确地描述EEI层的形成；3）更好地利用催化的概念来设计更加高效合理的新材料。

第一作者：ChanghaoWang

通讯作者：孙世刚，乔羽

通讯单位：厦门大学

DOI：10./acscatal.3c

全文速览

随着对低成本储能体系的需求呈指数级增长，二次充电电池成为研究热点，并取得了显著的进展。近年来，越来越多的研究将催化剂或催化概念引入电池系统，以获得更好的电化学性能或设计具有独特结构和优良性能的材料。厦门大学孙世刚院士团队简要介绍了二次充电电池的催化技术，包括：1）经典的电池系统，精巧的催化剂设计；2）通过选择性催化操纵电极-电解质界面层；3）利用催化阴离子氧化还原活性的思维，设计具有独特结构的阴极。本展望着重介绍了催化在电池研究中的作用，旨在为可充电电池技术的未来发展提供独特的思路和方向。该工作发表在ACSCatalysis期刊上。

背景介绍

可持续能源存储需求的不断增长引发了世界各地研究人员的兴趣。如今，将催化的概念融入电池研究变得越来越重要，无论是在科学研究还是工业技术。在近年的时间里，催化剂被广泛应用于各个行业，包括石油炼化、燃料电池、纺织工业、制药工业等GadiRothenberg指出:“催化剂是一种促进化学反应的物质，在过程中不被消耗。在大多数情况下，催化剂实际上打开了一个不同的、更快的反应途径。”由于催化剂的这些固有特性，近年来许多高效的催化剂也被用于可充电电池，以达到预期的目的。

在此展望中，作者们讨论了二次充电电池催化的相关问题。基于催化的目的，文章分为三个部分（图1）。首先，回顾和讨论了锂硫电池（LSBs）和锂氧电池（LOBs）中使用的传统催化剂。在这部分中，作者期望催化剂能够尽可能地加快反应动力学，从而获得更好的电池电化学性能。其次，详细叙述了电池中电极-电解质界面的形成。本节展示了电池系统选择性催化的重要性。在第三部分，作者根据催化的广义理论，通过调节能级/能带结构来设计新的电极材料。最后，讨论了与催化相关的充电电池的机遇和挑战，以及如何更好地利用催化在电池中。

图1.二次充电电池中催化领域最热门的研究方向。

传统催化:加速电池动力学

就二次电池的催化作用而言，我们首先想到的是LSBs和锂氧电池LOBs。对于LSBs，它由以硫（S）为活性材料的阴极、电解质（固态或液态）、阳极（Li金属）和隔膜（图2a）组成。由于多电子反应（S8+16Li++16e-?8Li2S），LBSs具有mAhg-1的理论容量，远高于商品化锂离子电池（LIBs）。然而，S8的化学/电化学转化过程是一个多阶段反应，不可避免地会生成多硫化锂（LiPSs）作为中间体。由于固体-液体转化反应（不溶性S8、Li2S2/Li2S和可溶性长链LiPSs），LBSs的缓慢动力学限制了其进一步商业化。此外，在LBSs中，臭名昭著的“穿梭效应”和含硫阴极体积变化大，导致库仑效率很差，循环性能不理想，存在各种安全隐患。为了解决这些问题，研究者们进行了大量的研究，并发现将导电主体材料（如碳基材料）和催化剂（特别是单原子催化剂（SACs）与硫结合起来制造复合电极是提高LBS整体性能的最有效策略之一。导电主体材料的作用是增强阴极的导电性。同时，这些支架可以提供更多的空间来容纳硫，限制LiPSs的穿梭效应。在LBS中使用高效催化剂的原因是为了锚定可溶性LiPSs，加速LiPSs的转化反应，并改善LBS的动态性能。基于此，科研工作者们在含硫阴极中使用了大量过渡金属（TM）氧化物、硫化物、磷酸盐、MXene等异质结构，以探索它们对LiPSs转化反应的催化性能（降低LiPSs转化的氧化还原反应能垒）。

至于LOBs,Abraham等人在年推出了第一个可充电的Li-O2电池，尽管这种新的电池系统由于极差的循环寿命在世界范围内获得了有限的

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