Microsferas de Molibdato Hueco como Anfitriones Catalíticos para Mejorar el Rendimiento Electroquímico del Cátodo de Azufre bajo Alta Carga de Azufre y Electrolito Pobre

Resumen La batería de litio-azufre posee una alta densidad de energía; sin embargo, su aplicación está severamente bloqueada por varios cuellos de botella, incluyendo el comportamiento de transporte serios y la lenta cinética redox del cátodo de azufre, especialmente bajo la condición de alta carga de azufre y electrolito pobre. En este trabajo, se introducen microsferas de molibdato hueco (CoMoO4, NiMoO4 y MnMoO4) como anfitriones catalíticos para abordar estos problemas. Los molibdatos presentan una alta actividad electrocatalítica intrínseca para la conversión de polisulfuros de litio solubles, y la única estructura esférica hueca podría proporcionar abundantes sitios y confinamiento espacial para la electrocatalisis e inhibir el transporte, respectivamente. Mientras tanto, se demuestra que la adsorción única de los molibdatos hacia los polisulfuros exhibe una característica de tipo “volcán”, con el rendimiento catalítico siguiendo el principio de Sabatier. Las microsferas huecas de NiMoO4 con una adsorción moderada muestran la mayor actividad electrocatalítica, lo cual es favorable para mejorar el rendimiento electroquímico del cátodo de azufre. Especialmente, el composite S/NiMoO4 podría alcanzar una alta capacidad areal de 7.41 mAh cm−2 (906.2 mAh g−1) bajo alta carga de azufre (8.18 mg cm−2) y bajo cociente electrolito/azufre (E/S, 4 µL mg−1). Este trabajo ofrece una nueva perspectiva sobre la búsqueda de reglas precisas para seleccionar y diseñar materiales anfitriones efectivos en la batería de litio-azufre.