双螺旋离子通道透明质酸(HA)实现贫电解液锂硫电池高效电解质保持与多硫化物调控

为解决贫电解液条件下锂硫电池(Li-S)存在的离子传输效率低、多硫化物穿梭效应严重及电极钝化等问题，研究人员创新性地利用天然保湿剂透明质酸(HA)构建双螺旋离子通道。实验与理论证实，HA通过分子内氢键增强电解质吸附与多硫化物捕获，凭借自由基清除能力促进多硫化物转化，其双螺旋结构可加速Li+迁移。最终在8 mg cm?2硫载量和3 μL mg?1贫电解液条件下实现11.76 mAh cm?2的面容量和409 Wh kg?1的重量能量密度，为实用化Li-S电池开发提供新思路。

　　

这项突破性研究揭示了天然保湿分子透明质酸(Hyaluronic Acid, HA)在锂硫(Li-S)电池中的三重神奇功效。通过其独特的分子内氢键网络，HA像智能海绵般牢牢锁住电解质分子，为后续催化反应创造充足接触界面。更令人称奇的是，这种生物材料具备卓越的自由基清除能力，能在氮活性位点(N sites)高效转化多硫化物自由基，将恼人的穿梭效应扼杀在摇篮里。

HA分子优雅的双螺旋结构展现出"离子高速公路"特性，通过螺旋加速效应(Spiral acceleration effect)为锂离子(Li⁺)开辟快速通道，大幅提升系统锂化动力学。当面对8 mg cm^?2的高硫载量和仅3 μL mg^?1的苛刻贫电解液条件时，经HA改造的电池交出了11.76 mAh cm^?2的面容量和409 Wh kg^?1的惊人成绩单。这项研究为生物材料在能源领域的跨界应用点亮了新路标，证明自然界进化的分子结构能完美解决人造能源系统的关键难题。