Abstrak
Pengembangan baterai litium-sulfur terhambat oleh kinerja elektrokimia yang kurang optimal dan self-discharge yang signifikan dalam kondisi praktis, terutama pada rasio sulfur-terhadap-inang yang tinggi dan rasio elektrolit-terhadap-sulfur yang rendah. Dalam kondisi ini, peningkatan kinerja elektrokimia memerlukan percepatan konversi polisulfida, sementara pengurangan self-discharge memerlukan penghambatan konversi yang sama (reaksi disproporsionasi, kontributor utama self-discharge). Di sini, untuk mengatasi kontradiksi yang menantang ini, strategi pemenjaraan dirancang yang memanfaatkan lapisan antarmuka elektrolit padat (SEI) yang dapat diprogram yang hanya terbentuk pada permukaan luar bola karbon berongga berlapis TiO 2−x (TiO 2−x @C). TiO 2−x @C dipilih terutama karena mendukung pertumbuhan SEI yang diatur pada kontrol tegangan sederhana, memanfaatkan potensi pembentukan SEI yang berbeda pada TiO 2−x dan C, dan konduktivitas serta sifat katalitiknya memastikan kinetika reaksi sulfur yang tinggi. Strategi ini berfungsi secara efektif bahkan dalam kondisi praktis. Permukaan internal yang terekspos menyediakan banyak lokasi efektif dan SEI luar (sebagai penghalang padat) mencegah polisulfida bermigrasi keluar dari bola, sehingga meningkatkan kinerja elektrokimia. Polisulfida yang larut ini, yang terkurung dalam bola, mudah mencapai konsentrasi jenuh selama penyimpanan, sehingga menghambat reaksi disproporsionasi. Akibatnya, katode TiO 2−x @C/sulfur yang dibungkus SEI menunjukkan kinerja elektrokimia yang tinggi dan self-discharge yang rendah. Pekerjaan ini merupakan upaya baru untuk mencapai optimasi simultan di atas tanpa mengorbankan kinerja.