综述：用于高能电池的硫族元素

（编辑推荐）本综述系统探讨了硫族元素驱动静态转化电池（CSCBs）在多电子转移机制下的研究进展，重点分析了其高容量、高电压输出特性及多价态转化（multivalent conversion）化学在高效储能中的应用潜力，为设计高性能CSCBs提供了理论框架与技术路线。

　　

硫族元素电池的演进与特性

硫族元素驱动静态转化电池（CSCBs）因电动汽车和便携电子设备对高能量密度需求的激增而备受关注。这类电池通过硫族元素（如硫、硒、碲）的多价态氧化还原反应实现多电子转移，其理论容量可达传统锂离子电池的3-5倍，同时输出电压显著提升。早期研究聚焦于硫-锂（S-Li）体系，但受限于多硫化物的“穿梭效应”和低电导率，近年转向硒/碲基材料以优化动力学性能。

多价态转化机制与活化策略

CSCBs的核心在于硫族元素的价态跃迁（如S⁰/S^2-→S⁴⁺/S⁶⁺），需通过载体设计（如多孔碳基体）和电解液调控（如醚类溶剂）促进电子/离子传输。研究证实，硒化铜（Cu₂Se）的“固-固转化”路径可规避多硫化物溶解问题，而碲-锂（Te-Li）体系在高压窗口（>2.5 V）下展现独特阶跃式放电平台。

挑战与性能优化

实际应用中，CSCBs面临活性物质损失、界面副反应和体积膨胀三大瓶颈。通过原子层沉积（ALD）包覆、三维导电网络构建及原位表征技术（如XAS），可显著提升循环稳定性。例如，氮掺杂石墨烯负载硒阴极在500次循环后容量保持率达92%。

卤素固定化学的协同效应

硫族元素的多价态特性被拓展至卤素（如碘）固定领域，通过可逆多步反应（I^-?I₃^-?I₂）实现能量密度与倍率性能的平衡。这种“硫-卤共嵌”策略为开发新型混合电池提供了思路。

未来设计指南

高性能CSCBs需兼顾材料本征特性（如电负性、离子半径）与系统工程（如电极/电解液界面优化）。硫族元素与过渡金属的协同催化、固态电解质集成及人工智能辅助材料筛选将成为下一阶段研究重点。