硫化物作为储能材料及电催化的研究进展

王海斌，郑永军，王茂华，瞿 忱

(中国民用航空飞行学院民航安全工程学院，四川 德阳 618307 )

锂离子电池具有能量密度高、电压高、自放电率低和对环境较友好等优点，广泛应用于便携式电子设备、电动汽车等领域[1]。商用锂离子电池负极材料石墨的比容量可达372 mAh/g，但能量密度和循环稳定性仍不能满足大功率设备的要求，严重的体积膨胀也限制了应用[2]。作为锂离子电池的替代物，钠离子电池因钠资源丰富和成本低得到广泛研究，但Na+由于半径大于Li+导致传输阻力更大，同时，体积膨胀更严重[3]。钾离子电池因钾资源储量丰富且标准电极电位与锂离子电池接近，近年来受到较多的关注。与钠离子电池相比，钾离子电池在容量和电压方面具有优势，但发展也受离子半径的制约[4]。水分解是一个可持续生成清洁氢燃料的能量转换过程，由析氢反应(HER)和析氧反应(OER)组成，需要较大的驱动力克服来自溶液和电解质的部分电阻。目前，贵金属Pt是最有效的电催化剂，可以降低过电位，但由于价格昂贵，难以商用[5]。由此可见，电化学储能和转换装置的广泛应用受到成本的制约，为此，人们针对电化学性能表现好和成本低的活性材料开展了大量的研究。

近年来，金属硫化物因比金属氧化物具有更好的导电性、热稳定性和氧化还原反应活性，受到广泛关注。当金属硫化物应用于锂离子电池、钠离子电池和钾离子电池时，可以提供很高的比容量，比石墨等商用材料高出2～3倍。……