液态硫有望用于开发具有更高硫负载和能量密度的电极

锂硫电池因具有较高的具有很高的理论比容量和能量密度，且对环境友好的硫作为正极等原因，被认为是最有发展前景的高能量电化学储能系统之一。锂硫电池一般采用单质硫作为正极，金属锂片作为负极，单质硫在室温下为固体。然而，斯坦福大学崔屹课题组发现为S8的固体材料，可以在电化学电池中以液态硫的形式保持过冷状态，而且在相同的充电时间段内，液体（过冷）和固体单质硫具有非常不同的面容量，这一发现为开发高性能高面容量的锂硫电池提供了新的思路。

研究人员将透明的电化学池，暗场显微镜和具有毫秒时间分辨率的快速照相机相结合，可以将硫的电化学形成过程可视化。在室温下，他们发现过冷的硫微液滴在各种含金属的基材上形成，即使1小时后也不会固化。特别是，他们在低至–28.4°C的金电极表面上成功地生成了液态硫滴。

为了研究硫状态对电化学性能的影响，研究人员研究了其在二维层状材料（如WS2，MoSe2，WSe2，石墨烯）上的生长。发现在基面上，只有液态硫积累；相反，如果二维材料的厚度较小，则在边缘部位会堆积液态硫，而如果厚度较大（数十纳米），则固态硫会成核。而液态硫滴的面容量比固态硫面容量要高的多。研究人员认为，液态硫滴可以流动并改变形状的事实可实现快速动力学。

这些发现挑战了绝缘硫颗粒的尺寸必须小，需要与集流体连接以确保电化学反应的传统观点，证明液态硫有望用于开发出具有更高硫负载和能量密度的电极。不过亚稳态液态硫可能部分溶解在电解质中，所以如果想将液态硫用于开发电极，首先要先找出限制硫滴的策略。

参考文献：

[1]  Yang, A., Zhou, G., Kong, X. et al. Electrochemical generation of liquid and solid sulfur on two-dimensional layered materials with distinct areal capacities. Nat. Nanotechnol. (2020). https://doi.org/10.1038/s41565-019-0624-6

[2] Zhou, D.,Wang, G, Supercool sulfur. Nat. Nanotechnol. (2020). https://doi.org/10.1038/s41565-019-0625-5