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金屬硒化物由于其高理論容量，作為堿金屬離子電池中實(shí)用有前景的負(fù)極材料，已經(jīng)引起了極大的關(guān)注。然而，一個(gè)缺點(diǎn)是這些材料不能為大規(guī)模應(yīng)用提供足夠的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。

阿德萊德大學(xué)郭再萍、杭州電子科技大學(xué)張鑒等設(shè)計(jì)了一種三維蜂窩狀的氮摻雜、碳支撐的超窄帶隙雙金屬硒化物復(fù)合材料（NFS@HNPC）。

圖1. NFS@HNPC的合成示意圖

由于雙金屬硒化物的金屬特性和低的鋰/鉀離子吸附能量，加上精心設(shè)計(jì)的分級(jí)結(jié)構(gòu)和以吡咯啉為主導(dǎo)的N摻雜的碳網(wǎng)絡(luò)，合成的復(fù)合材料表現(xiàn)出突出的循環(huán)穩(wěn)定性和卓越的倍率性能。電化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果證實(shí)，贗電容在循環(huán)過(guò)程中逐漸失去其主要貢獻(xiàn)，而容量的增加是由擴(kuò)散機(jī)制引起的。

圖2. 儲(chǔ)鋰性能

結(jié)果，在鋰離子和鉀離子電池（LIB和KIB）中，該復(fù)合材料表現(xiàn)出高的比容量和出色的循環(huán)穩(wěn)定性，在1000次循環(huán)后，LIB的可逆容量為937 mAh g^-1（2A g^-1），KIB的可逆容量為304 mAh g^-1（1A g^-1），同時(shí)，在10 A g^-1下，LIB和KIB的倍率容量分別為499和139 mAh g^-1。該研究有助于研究人員開發(fā)用于大規(guī)模儲(chǔ)能的實(shí)用堿金屬離子電池。

圖3. 儲(chǔ)鋰機(jī)制和動(dòng)力學(xué)

Ultra-narrow Bandgap Se-Deficient Bimetallic Selenides for High Performance Alkali Metal-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202205880

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郭再萍/張鑒AFM：基于雙金屬硒化物的高性能堿金屬離子電池！

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