Hohle Molybdänmikrosphären als katalytische Wirte zur Verbesserung der elektrochemischen Leistung der Schwefelkathode bei hoher Schwefelbeladung und dünnflüssigem Elektrolyt

Zusammenfassung Die Lithium-Schwefel-Batterie hat eine hohe Energiedichte; jedoch wird ihre Anwendung durch mehrere Engpässe erheblich behindert, einschließlich des ernsthaften Shuttle-Verhaltens und der langsamen Redoxkinetik der Schwefelkathode, insbesondere unter Bedingungen hoher Schwefelbeladung und dünnflüssigem Elektrolyt. In diesem Zusammenhang werden hohle Molybdänmikrosphären (CoMoO 4 , NiMoO 4 und MnMoO 4 ) als katalytische Wirte eingeführt, um diese Probleme anzugehen. Die Molybdate sind intrinsisch hoch elektro-katalytisch aktiv für die Umwandlung von löslichen Lithiumpolysulfiden, und die einzigartige hohle sphärische Struktur könnte reichlich Plätze und räumliche Einschränkungen für die Elektro-katalyse bieten und das Shuttle-Verhalten hemmen. Gleichzeitig wird demonstriert, dass die einzigartige Adsorption von Molybdates gegenüber Polysulfiden ein „Vulkan-Typ“-Merkmal aufweist, wobei die katalytische Leistung dem Sabatier-Prinzip folgt. Die NiMoO 4-hohlen Mikrosphären mit moderater Adsorption zeigen die höchste elektro-katalytische Aktivität, was vorteilhaft ist, um die elektrochemische Leistung der Schwefelkathode zu verbessern. Besonders der S/NiMoO 4 -Komposit könnte eine hohe areale Kapazität von 7,41 mAh cm −2 (906,2 mAh g −1 ) unter hoher Schwefelbeladung (8,18 mg cm −2 ) und niedrigem Elektrolyt/Schwefel-Verhältnis (E/S, 4 µL mg −1 ) erreichen. Diese Arbeit bietet eine neue Perspektive auf die Suche nach genauen Regeln zur Auswahl und Gestaltung effektiver Wirtsmaterialien in der Lithium-Schwefel-Batterie.