Um Heterojunção Eletrocatalisador de Nanopontos Co-ZrO2 Acoplado a Eletrões com Pares de Sites Ácido–Base de Lewis Permite Alta Cinética de Reação Redox de Baterias Li–S

O uso de eletrocatalisadores é eficaz na resolução da lenta cinética de reação dos polissulfetos em baterias Li–S, mas projetar eletrocatalisadores estáveis com um sistema integrado de adsorção-catalise-desorção é desafiador. Aqui, relatamos um eletrocatalisador heterojunção metal-semiconductor (Co-ZrO2) fabricado pela montagem de nanopontos Co-ZrO2 acoplados a eletrões em nanofibras de carbono macroporosas. O contato Co-ZrO2 provoca enriquecimento de elétrons na interface e transferência de elétrons de Co para ZrO2, o que cria abundantes sites ácidos de Lewis em Co que podem adsorver polissulfetos. Simultaneamente, os elétrons enriquecidos na interface podem ativar a ligação S–S e impulsionar a conversão catalítica de polissulfetos de cadeia longa, enquanto o ZrO2 com sites de base de Lewis facilita a desorção de polissulfetos de cadeia curta do eletrocatalisador. Além disso, as heterojunções de nanopontos mostram grande estabilidade química e alta cinética de reação redox de polissulfetos. As baterias Li–S apresentam altas capacidades de descarga de 954,5 mA h·g–1 a 0,5 C com uma retenção de 84,9% ao longo de 200 ciclos, e 710,2 mA hg–1 a 1 C com uma retenção de 98,6% ao longo de 200 ciclos. Este estudo fornece uma estratégia eficaz para desenvolver eletrocatalisadores ativos e duráveis para baterias Li–S.