近日，大連化物所催化基礎(chǔ)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室微納米反應(yīng)器與反應(yīng)工程學(xué)研究組（05T7組）劉健研究員團(tuán)隊(duì)、二維材料化學(xué)與能源應(yīng)用研究組（508組）吳忠?guī)浹芯繂T團(tuán)隊(duì)，和天津大學(xué)梁驥教授研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合發(fā)表題為“Engineering Nanoreactors for Metal-Chalcogen Batteries”的綜述文章，系統(tǒng)介紹了納米反應(yīng)器在金屬硫族電池中的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用前景。

在各類電化學(xué)儲能技術(shù)中，金屬硫族電池由于成本低、能量密度高的優(yōu)勢被視為傳統(tǒng)鋰離子電池的替代品。然而實(shí)現(xiàn)電極材料的合理設(shè)計(jì)和可控合成仍然存在很大的挑戰(zhàn)。金屬硫族電池電極基本功能包括：（1）導(dǎo)電基體；（2）容納活性物質(zhì)；（3）固定反應(yīng)中間物種；（4）加速活性物質(zhì)氧化還原；（5）穩(wěn)定金屬負(fù)極。研究表明金屬硫族電池的納米反應(yīng)器的電極理性設(shè)計(jì)可以在單個(gè)電極材料實(shí)現(xiàn)上述的一種或者多種功能，因而受到廣泛關(guān)注。

該綜述首先介紹了納米反應(yīng)器的基本概念和特點(diǎn)；然后系統(tǒng)的介紹了構(gòu)建不同形貌和尺寸的納米反應(yīng)器的主要合成策略；重點(diǎn)介紹了金屬硫族電池電極材料的主要功能，以及如何通過納米反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和工程賦予電極納米結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高比能金屬硫電池；此外，文章還系統(tǒng)的總結(jié)了一些在金屬硫族電池中應(yīng)用的典型納米反應(yīng)器；最后，對納米反應(yīng)器在金屬硫族電池中的應(yīng)用和未來發(fā)展進(jìn)行了展望。

劉健團(tuán)隊(duì)長期致力于納米多孔碳材料及納米反應(yīng)器的研發(fā)，并開展了其在可持續(xù)能源存儲與轉(zhuǎn)化方面的應(yīng)用研究（Adv. Mater.，2019；Chem. Soc. Rev.，2021）。吳忠?guī)泩F(tuán)隊(duì)長期致力于高比能電池的研究工作（Angew. Chem. Int. Ed.，2020；Energy Environ. Sci.，2020；Adv. Energy Mater.，2020）。此外，劉健團(tuán)隊(duì)和吳忠?guī)泩F(tuán)隊(duì)還優(yōu)勢互補(bǔ)，基于納米反應(yīng)器空間限域電極材料的高比能金屬硫電池開創(chuàng)了一系列原創(chuàng)性研究工作，如發(fā)展了基于硫化鐵基和單原子鋅的納米多孔碳球納米反應(yīng)器用于高性能鋰硫電池（Adv. Energy Mater.，2020；Adv. Energy Mater.，2020），開發(fā)了中空碳球負(fù)載Co單原子催化劑用于高倍率Li-Se電池正極材料（Nature Commun.，2020）。

相關(guān)工作發(fā)表在Energy Environmental Science上。該工作得到了遼寧省自然科學(xué)基金、遼寧省“興遼英才計(jì)劃”、中科院潔凈能源創(chuàng)新研究院合作基金等項(xiàng)目的資助。（文/圖 石浩東、Yash Boyjoo)