构建以高能量密度电池为主体的电网储能体系，保障新能源及时并网和消纳，加大跨区域输送清洁能源力度，是落实国家“碳达峰”及“碳中和”战略的重要创新举措。目前，富锂层状过渡金属氧化物（LMO）常被用作商业化锂电池正极材料。然而，由于离子插入/脱嵌型存储的限制，它们的比容量仍然不足。而且，含钴正极材料不仅价格昂贵，而且易导致严重的环境问题。使用具有高理论比容量的硫正极可替代 LMO 材料，然而硫具有较低的本征电导率和缓慢的电化学动力学，且易导致严重的可溶性多硫化物穿梭效应，从而大大缩减了锂硫电池的循环寿命。最近，作为一种可替代的策略，含有丰富自由基、杂环、芳香族基团的可溶型有机正极材料，因其高性能、经济可行性和更少的废物排放而在电池制造中引起了巨大的关注。一些可溶性有机正极材料具有远高于LMO 正极的比容量，进而可实现价格低廉、更长循环寿命的高能量密度锂电池，为城市电网储能体系落实“碳中和”战略提供了可执行的路线图。

近日，日本弘前大学官国清/阿布里提教授课题组联合郑州大学张书胜/陈卫华教授团队共同开发了一种具有长循环寿命、高界面稳定性和快速电化学动力学的2-巯基吡啶锂 （2-MP-Li）阴极液，并成功用于高能量密度锂金属电池（LMBs）。值得注意的是，在阴极液常规的组装和工作模式下，使用这种2-MP-Li的电池在 2000 次循环后具有55.4% 的容量保持率。然而，当电池系统内完全充满 2-MP-Li 阴极液时，它产生了双倍的容量和接近100% 的库仑效率，且容量保持率同比提高了15%，对应于每个循环周期仅为0.0182% 的容量衰减。即使在面电流密度为6 mA·cm⁻²下，该电池依然展现出优异的倍率性能。密度泛函理论 (DFT) 计算和动力学探究证明盐型 2-MP-Li 分子增强了锂金属负极的界面稳定性，屏蔽了由有机硫化物穿梭效应引起的副反应，此外，这种工作模式的设计使电池内部具有更快的离子传导。最后，制造的储能器件也证实这种容量可调，经济成本低廉，易于加工的LMBs在用于下一代大规模电网储能的液流状电池方面具有很大的商业潜力。

图 1 所构筑的有机硫化物阴极液储能体系用于地热能、风能、太阳能等清洁能源跨区域输送和并网消纳示意图

图 2（A）2-MP-Li 阴极液（CL）与三种电池工作模式的示意图；（B-E）合成2-MP-Li的XPS谱图；(F) 2-MP-Li及其衍生物的 ¹H NMR谱图

图 3（A-B）2-MP-Li 阴极液|锂金属电池在不同模式下的倍率性能；（C）上述两种电池的长期循环稳定性测试；（D）不同模式下Li₂S₆ 阴极液|锂金属电池的循环稳定性测试，嵌入图为锂金属负极与 Li₂S₆阴极液的光学图像

图 4（A）初始电压为 2.33 V 的电池装置的图像；（B-C）点亮 LED 灯状态和储能装置示意图

Z. Xie, Z. Yang, X. An, et al. An organosulfide-based energetic liquid as the catholyte in high-energy density lithium metal batteries for large-scale grid energy storage. Nano Research. https://doi.org/10.1007/s12274-022-4225-6.

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