電催化效應在氧還原反應(ORR)、析氫反應(HER)和析氧反應(OER)中起著重要作用。這一策略在鋰-硫電池中得到了應用，并已在其他金屬-硫電池體系中應用。在硫陰極上，催化效應可以降低硫與金屬離子在電化學循環過程中的反應勢壘，改善反應的動力學過程，并在充放電過程中實現更高的多硫化物中間體轉化率。此外，通過減少多硫化物的擴散時間，可以緩解穿梭效應，提高電池的電化學穩定性和壽命。對于金屬陽極，副反應和枝晶的不受控生長構成了挑戰。例如，從鋰/鈉陽極上脫落的一些鋰/鈉枝晶被稱為“死鋰/鈉”，這些電導能力差的“死鋰/鈉”的不斷產生，從而形成多孔的鋰/鈉陽極，造成金屬陽極在循環過程中電化學性能的不斷惡化。為了提高金屬陽極的性能，一種有效的催化效應策略是利用具有豐富活性位點的基底來降低金屬離子的成核能壘，從而實現金屬的均勻沉積，抑制枝晶的生長。

到目前為止，市場上還沒有商用的鋰-硫電池。鋰-硫電池行業目前主要停留在企業和高校的中試規模生產階段，鋰-硫電池的產業和學術研究之間存在著巨大的差距，就像兩條平行線。在鋰-硫電池的學術研究方面，近幾十年來發表了很多論文，取得了豐碩的成果。許多先進的碳材料已經在報道的論文中合成，但大多數難以大規模生產。由于市場上缺乏適合鋰離子電池的碳材料，鋰離子電池的商業化進程緩慢。此外，在學術研究中，鋰-硫電池的庫侖效率通常在99%以上，而鋰-硫軟包電池的庫侖效率很難達到98%。雖然硝酸鋰添加劑可以緩解這種現象，但它也會導致鋰-硫電池的安全風險。此外，雖然電催化劑在鋰-硫系統中的應用的基礎科學問題已經取得了很大的進展，但對其實際應用的研究還很少。為了加快鋰硫電池電催化劑在商用電池中的應用，還需要在實際的應用條件下對電極和電池進行優化設計。

來源：中科院深圳先進院