Strategi Desain Berdasarkan Interaksi Elektronik untuk Katalis Efektif dalam Baterai Litium-Sulfur

Abstrak
Baterai litium-sulfur (LSB) dianggap sebagai baterai generasi mendatang yang menjanjikan karena kepadatan energinya yang tinggi (>500 W h kg-1). Namun, LSB menunjukkan kepadatan energi yang tidak memuaskan (<400 W h kg-1) dan siklus hidup (<300 siklus) karena efek shuttle yang disebabkan oleh zat antara litium polisulfida (LiPS) yang larut dan kinetika reaksi konversi yang lambat yang disebabkan oleh sulfur isolasi (S8) dan litium sulfida (Li2S). Meskipun berbagai jenis katalis, termasuk senyawa berbasis logam hingga katalis atom tunggal, telah dilaporkan dapat mengatasi masalah ini, sebagian besar katalis menunjukkan aktivitas katalitik terbatas dalam kondisi elektrolit ramping praktis (<5 μL mg-1). Pemahaman yang komprehensif tentang strategi sintetis dan mekanisme katalitik katalis sangat penting untuk desainnya, tetapi memahami efek elektronik dari katalis dan LiPS lebih penting. Lebih jauh, desain elektronik dari katalis ini tidak dipahami dengan baik. Dalam tinjauan ini, kami memperkenalkan mekanisme katalitik dalam LSB dan membahas strategi desain katalis dalam hal efek elektronik pada interaksi antara reaktan dan katalis, dengan fokus utama pada sistem katalitik heterogen. Kami juga mempertimbangkan bagaimana sifat elektronik sistem homogen, khususnya mediator redoks, memengaruhi perilaku katalitik dalam kondisi elektrolit yang buruk, dan mengusulkan arah penelitian masa depan untuk pengembangan katalis dalam LSB.