贫电解液条件对高能量密度锂硫电池非常重要。但是，硫正极在低电解液用量下的还原动力学缓慢，这需要有效的催化剂设计以促进贫电解液条件下的硫还原反应。然而，大多数报道的电催化剂都集中在催化剂与多硫化物的相互作用，通常只在电解液过量的情况下表现出高活性。因此，针对贫电解液硫还原的催化剂设计，仍缺乏机理方面的深入理解。

近日，澳大利亚阿德莱德大学的乔世璋教授团队提出通过控制催化剂-溶剂相互作用来促进贫电解液条件下的硫还原反应。基于同步辐射分析、原位光谱、理论计算和电化学测试，催化剂-溶剂结合强度对贫电解液条件下的催化活性、电解液消耗和电池稳定性起着关键作用。强的催化剂-溶剂相互作用大大提高了贫电解液条件下的催化活性和电池性能。

研究发现锂硫电池在循环过程中体现出明显的溶剂消耗。该工作以常见的3d, 4d, 5d金属催化剂Co, Rh, Pt为例，系统研究了催化剂对二氧戊环（DOL）和乙二醇二甲醚（DME）溶剂分子的吸附能力。结果表明Co催化剂对DOL和DME的结合较强，显著提升了贫电解液情况下的硫还原催化活性，体现出较高的Li₂S沉积量和较低的Tafel斜率。在电解液过量的条件下，利用Co, Rh和Pt催化剂的锂硫电池体现出相近的比容量。但是在贫电解液的条件下（电解液与硫的质量比低至4.2时），Co催化的锂硫电池体现出较高的比容量、较低的过电位和显著优异的循环性能。相比于过量电解液的情况，Co催化的贫电解液锂硫电池保持了其79%的比容量，为目前报道的最高保持率。此外，该电池仅体现出每圈0.22%的容量损耗，在200圈之后仍然保持了60.3%的溶剂保持率。

目前锂硫电池的应用仍然受限于过量的电解液用量。该工作通过研究催化剂与溶剂的相互作用，从催化剂与溶剂的作用角度提出了硫还原催化剂的设计策略，为下一代贫电解液、高能量密度锂硫电池的构建提供了启示作用。