Peningkatan Kinerja Anoda dan Pemanfaatan Sulfur yang Didorong oleh Ca2+ untuk Baterai Magnesium–Sulfur

Abstrak
Baterai magnesium–sulfur (Mg–S) muncul sebagai sistem penyimpanan energi yang menjanjikan karena efektivitas biaya, keamanan, dan kepadatan energi volumetrik teoritis yang tinggi. Namun, implementasi praktisnya terhalang oleh kinetika redoks sulfur yang lambat dengan Mg2+ dan pengangkutan polisulfida yang parah. Di sini, kami memperkenalkan elektrolit hibrida Mg–Ca divalen ganda, di mana sejumlah kecil aditif Ca2+ secara signifikan meningkatkan kinetika redoks sulfur, yang mengarah ke pemanfaatan sulfur yang lebih tinggi. Khususnya, Ca2+ terutama memfasilitasi konversi padat-ke-padatan dari disulfida menjadi sulfida. Selain reaksi katode, elektrolit hibrida Mg–Ca juga berkontribusi pada reaksi anoda; ia memungkinkan pelapisan Mg yang lebih halus, mengurangi kelebihan potensial dengan siklus panjang (>1000 siklus). Untuk mengurangi pengangkutan polisulfida, kami memodifikasi pemisah serat kaca dengan nanopartikel α-MnO2 ultrasmall untuk menyerap polisulfida. Strategi sinergis rekayasa elektrolit dan separator ini memungkinkan baterai Mg–S mencapai kapasitas awal yang melebihi 1000 mAh g–1 dan stabilitas siklus yang lebih lama. Temuan ini menyoroti potensi elektrolit hibrida Mg–Ca dan separator berukuran nano yang dimodifikasi α-MnO2 dalam pengembangan baterai Mg–S berkinerja tinggi.