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西安理工李喜飛/秦戩AM: 具有半共格相界的可控異質結促進CoSe2/FeSe2的鉀存儲

異質結構構建是增強過渡金屬硒化物儲鉀的有效方法，自發形成的內部電場極大地促進了電荷傳輸并顯著降低了活化能。盡管如此，基于能級梯度和晶格匹配度的界面區域的完善仍然是一個巨大的挑戰。

在此，西安理工大學李喜飛教授、秦戩副教授等人合成了同時具有豐富的空位和半共格相界的超細CoSe₂-FeSe₂異質結，此外，該異質結構還具有獨特的電子結構和豐富的活性中心。

其主要貢獻歸因于以下幾個方面：

i) 具有豐富缺陷的獨特結構提供了豐富的活性位點縮短了K⁺的傳輸路徑并加速了反應動力學；

ii) 感應內建電場加速了電子/離子擴散，有效降低了電子轉移的激活勢壘；

iii) 對于異質界面，最小的晶格失配增強了CoSe₂和FeSe2@C之間的相互作用。

圖1. DFT計算及CoSe₂/FeSe₂@C的合成示意圖

當用作鉀離子電池 (PIB) 的負極時，CoSe₂–FeSe₂@C復合材料在100 mA g^-1時可提供401.1 mAh g^-1的可逆容量，甚至在2 A g^-1時仍保持為275 mAh g^-1。

理論計算還表明可控的CoSe₂-FeSe₂異質結可以顯著促進鉀離子擴散。考慮到異質結的面對面接觸結構和協同效應，這項研究有望對下一代充電電池的儲能提供重要的參考價值。

圖2. 基于CoSe₂-FeSe₂@C的鉀離子電池的電化學性能

Controllable Heterojunctions with a Semicoherent Phase Boundary Boosting the Potassium Storage of CoSe₂/FeSe₂, Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202102471

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