Polímeros de Cadeia Sulfurada Curta com Ponte de Heterociclo para Cátodos que Suprimem Polissulfetos em Baterias de Lítio-Organossulfeto

RESUMO Os polímeros organossulfurados, valorizados por sua ajustabilidade estrutural e amigabilidade ambiental como materiais de cátodo para baterias de lítio-enxofre (Li-S), enfrentam desafios em aplicações práticas devido à estabilidade cíclica inadequada e desempenho de taxa. Aqui, relatamos o design racional e a síntese verde de um polímero de cadeia sulfurada curta com ponte de heterociclo, nomeadamente polipirazina tetrasulfeto (PPZTS), com uma estrutura de cadeia atômica rica em enxofre como um material de cátodo de alto desempenho para baterias de lítio-organossulfeto. A estrutura de cadeia sulfurada curta com ponte de pirazina em PPZTS impede a formação e o transporte de polissulfetos de cadeia longa, e os anéis pirazínicos π-conjugados eletronegativos facilitam a difusão uniforme de Li +, levando a melhorias significativas tanto na estabilidade cíclica quanto no desempenho de taxa. O cátodo PPZTS atinge uma alta capacidade de 1250 mAh g −1 a 0,1 A g −1 e 660 mAh g −1 a 5,0 A g −1 . Quando ciclado a 1,0 A g −1 , o cátodo PPZTS demonstra uma capacidade inicial de 850,9 mAh g −1 e mantém 630,4 mAh g −1 após 400 ciclos. O cátodo PPZTS também demonstra desempenho robusto em uma ampla faixa de temperatura de -20 a 80°C, e a implementação em baterias flexíveis sugere ainda mais sua praticidade potencial. Este trabalho ressalta o intrigante potencial de polímeros de cadeia sulfurada curta ligados ao heterociclo como materiais de cátodo para baterias de metal alcalino-organossulfeto, abordando desafios chave em aplicações de polímeros organossulfurados para dispositivos avançados de armazenamento de energia.