锂硫电池的存储能量可能是当前最先进的锂离子电池的 5 至 10 倍，而且成本要低得多。目前的锂离子电池使用氧化钴作为阴极，这是一种昂贵的矿物，其开采方式对人类和环境有害。锂硫电池用硫代替氧化钴，硫资源丰富且廉价，成本不到钴价格的百分之一。
但有一个问题：化学反应，特别是硫还原反应，非常复杂且人们知之甚少，并且不希望的副反应可能会比传统电池早早终止电池的寿命。
现在，由加州大学洛杉矶分校化学家Xiangfeng Duan和Philippe Sautet领导的研究人员已经破译了这一反应的关键途径。这些发现发表在《自然》杂志上的一篇论文中，将有助于微调反应以提高电池容量和寿命。
锂硫电池中的硫还原反应涉及 16 个电子，在催化反应网络中将八原子硫环分子转化为硫化锂，该催化反应网络具有许多交织的分支和称为多硫化锂的不同中间产物和许多其他副产物。
由于这是一个如此复杂的反应，有许多路径相互分支，并且有许多对于继续反应很重要的中间产物，因此很难研究，甚至更难找出反应的哪些部分以提高电池性能为目标。
通讯作者、加州大学洛杉矶分校化学和生物化学教授段说：“尽管人们为提高锂硫电池的表观性能做出了广泛的努力，但基本的反应机制仍未解决。”“这个反应网络中硫还原反应的主要分支仍然是一个备受争议的话题。”
特别令人感兴趣的一个问题是副反应，其中多硫化物中间体迁移(称为穿梭)到锂金属阳极并与其反应，消耗硫和锂，导致能量损失和存储容量迅速降低。清楚地识别关键中间体并更好地了解这些中间体是如何生产或消耗的将有助于科学家控制电极之间的迁移并最大限度地减少硫和锂的浪费。