تكوين الستيريو الديناميكي للإنزيمات البيوميميتية المحفزة في تجويف يمكن أن تمكن بطاريات الليثيوم-كبريت ذات الاستخدام العالي للكبريت والإلكتروليت الرقيق.

الملخص التحديات الرئيسية في متابعة بطاريات الليثيوم-كبريت (Li-S) ذات الكثافة العالية للطاقة تكمن في صعوبات تحويل الكبريت تحت ظروف تحميل كبريت عالية ونسبة إلكتروليت إلى كبريت (E/S) منخفضة. لمحاكاة الإنزيمات الطبيعية ذات الكفاءة العالية، تم زرع فثالوسيانين الكوبالت السلفوني (CoPC) في تجويف بيتا-سيكلودكسترين (β–CD) لإعداد محفزات بيوميميتية β–CD@CoPC، مما يتيح تواصل كيميائي كهربائي جيد مع بولي سلفيد الليثيوم المذاب في إلكتروليت محلي مُعزز. علاوة على ذلك، فإن تطور تكوين الستيريو الديناميكي لـ CoPC في تجويف β–CD غير القطبي يعزز حركيات أكسدة واختزال الكبريت التالية ويدفع فصل Li2S عن المحفز، مما يحسن كفاءة التحفيز بشكل أكبر. يتم quantification عن النشاط التحفيزي من خلال معادلات مايكلس-مينتين المحددة لتفاعلات الإنزيم، وأظهرت أن β–CD@CoPC حسنت القدرة التحفيزية بمقدار 3 و30 مرة مقارنة بمحسنات β–CD وCoPC، على التوالي. نتيجة لذلك، تظهر خلية كيس Li-S بوجود 1.0 wt% فقط من β–CD@CoPC سعة ابتدائية عالية تبلغ 11.6 mAh cm−2 تحت تحميل كبريت عالي (12.8 mg cm−2) ونسبة E/S منخفضة (3.5 µL mg−1). توفر هذه الاستراتيجية وسيلة قابلة للتطبيق لمواجهة مشاكل تحويل الكبريت تحت إلكتروليتات رقيقة للبطاريات عالية الطاقة من الجيل التالي.