تمكين الامتزاز-الحفز التآزري في بطاريات الليثيوم-كبريت بواسطة الكربون المسامي المدعوم بالكوبالت المشتق من الهياكل العضوية المعدنية

تقدم بطاريات الليثيوم-كبريت (Li–S) كثافة طاقة نظرية عالية ولكنها تعاني من بطء في كينتيك تحويل البولي سولفايد وتأثير الشاتل الشديد، مما يؤدي إلى تدهور سريع في السعة وأداء منخفض. هنا، تم تصميم كربون مسامي مدعوم بالكوبالت (Co-HPC) بشكل عقلاني من خلال التحلل الحراري للهياكل العضوية المعدنية المدعومة بالكوبالت Zn-BTC لتمكين الامتزاز التآزري للبولي سولفايد والتحويل الحفزي. يتميز Co-HPC الناتج بإطار كربوني موصل، مسامية هيراركية، وجزيئات كروية من الكوبالت موزعة بشكل موحد، مما يوفر مواقع نشطة وفيرة لتنظيم البولي سولفايد. بفضل تحسين قابلية ترطيب الإلكتروليت، وقوة انجذاب البولي سولفايد، وتسريع كينتيك الاختزال، تظهر خلايا Li–S التي تستخدم أقطاب Co-HPC انخفاضاً ملحوظاً في القطبية وتحسناً في قابلية عكس التفاعل. نتيجة لذلك، تقدم الخلية القائمة على Co-HPC سعة تفريغ عالية قدرها 934.01 مللي أمبير ساعة/جرام عند 0.1 مللي أمبير/جرام، وقدرة استثنائية تصل إلى 1 مللي أمبير/جرام، واستقرار طويل الأجل ملحوظ مع معدل تدهور بسيط يبلغ 0.12% لكل دورة على مدار 500 دورة عند 0.5 مللي أمبير/جرام. تظهر هذه الدراسة استراتيجية فعالة لدمج الامتزاز والحفز ضمن الكربون المشتق من الهياكل العضوية المعدنية، مقدمة رؤى حول التصميم العقلاني للأقطاب الكبريتية المتقدمة لبطاريات Li–S عالية الأداء.