Abstrak
Kinetika lambat dari proses redoks Zn-S padat-padat secara signifikan menghambat kepadatan energi praktis dan masa pakai baterai Zn-S berair pengisian cepat (AZSB). Katalis konvensional sering gagal mengatasi tantangan ini, menunjukkan pemanfaatan sulfur terbatas dan stabilitas siklus dalam kondisi pengisian cepat. Untuk mengatasi keterbatasan ini, kami menyajikan sintesis tiga langkah katalis nanorod sulfida entropi tinggi (HES) untuk mempercepat langkah penentu laju (RDS) dalam proses redoks Zn-S. Karakterisasi difraksi serbuk sinkrotron operando, mikroskopi reflektansi inframerah sinkrotron operando, dan spektroskopi Raman operando mengungkapkan bahwa katalis HES meningkatkan pemanfaatan sulfur dengan mempercepat konversi RDS dari ZnS2 menjadi wurtzite ZnS. Sebaliknya, penggunaan katalis entropi rendah dan sedang menghasilkan pembentukan produk sampingan, termasuk spesies S52−, S32−, dan SO32−. Lebih jauh, analisis struktur halus penyerapan sinar-X tepi dekat (NEXAFS) dan spektrometri massa plasma yang digabungkan secara induktif (ICP-MS) menunjukkan bahwa katalis HES secara efektif menekan efek pelindian logam transisi dan pemisahan air dari elektrolit berair, sehingga meningkatkan stabilitas siklus. Akibatnya, AZSB dengan katalis HES menghasilkan lebih dari 4.000 siklus pada kerapatan arus tinggi sebesar 20 A g−1 dengan penurunan kapasitas sebesar 0,086% per siklus. Strategi katalitik yang digerakkan oleh entropi ini memberikan pendekatan yang efektif untuk mengembangkan baterai logam-sulfur berair yang stabil dan pengisian cepat.
Sulfida Entropi Tinggi Mengkatalisis Redoks Penentu Laju dalam Baterai Seng-Sulfur Berbasis Air Pengisian Cepat
