محفزات ثنائية الاتجاه للتحويل الأكسادي-اختزالي السائل-صلب في بطاريات الليثيوم-كبريت

التحويل المسرع عن طريق التحفيز هو وسيلة واعدة لتثبيط انتقال البوليكبريتيدات القابلة للذوبان في بطاريات الليثيوم-كبريت (Li-S)، ولكن معظم المحفزات المبلغ عنها تعمل فقط في اتجاه واحد من تفاعل الكبريت (الاختزال أو الأكسدة)، وهو ما يزال ليس حلاً جذريًا حيث أن الاستخدام السريع للأنواع الكبريتية لم يتحقق بعد. يتم اقتراح تصميم محفز ثنائي الاتجاه، هياكل هيرتروستركتشور الأكسيد-كبريتيد، لتسريع كل من اختزال البوليكبريتيدات القابلة للذوبان وأكسدة نواتج التفريغ غير القابلة للذوبان (مثل Li2 S)، مما يشير إلى طريقة أساسية لتحسين كل من استقرار الدورات واستخدام الكبريت. عادةً، يتم تحضير هيكل هيرتروستركتشور TiO2 -Ni3 S2 من خلال نمو جزيئات TiO2 في الموقع على سطح Ni3 S2 والواجهات المرتبطة بشكل وثيق هي المفتاح للتحفيز ثنائي الاتجاه. بالنسبة للاختزال، يتعقب TiO2 بينما يقوم Ni3 S2 بتحويل البوليكبريتيدات بشكل تحفيزي. بالنسبة للأكسدة، يعرض كل من TiO2 وNi3 S2 نشاطًا تحفيزيًا لانحلال Li2 S، مما يجدد سطح المحفز. يوفر الكاثود الكبريتي المنتج مع TiO2 -Ni3 S2 انخفاضًا منخفضًا في السعة بمعدل 0.038% لكل دورة على مدى 900 دورة عند 0.5C، وبتحميل كبريتي قدره 3.9 ملغ سم-2، يحقق احتفاظًا عاليًا بالسعة يصل إلى 65% على مدى 500 دورة عند 0.3C. يفتح هذا العمل كيف يعمل المحفز ثنائي الاتجاه لتعزيز بطاريات Li-S نحو الاستخدامات العملية.