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西北大學(xué)Small：核殼CoSe2/WSe2異質(zhì)結(jié)@碳作為鈉離子電池先進(jìn)負(fù)極材料

異質(zhì)結(jié)具有電荷傳遞動力學(xué)快的優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是改善鈉離子電池（SIBs）負(fù)極材料容量低、倍率性能差的有效策略。同時(shí)，碳質(zhì)材料作為一種重要的添加劑，可以有效地改善復(fù)合材料的離子/電子導(dǎo)電性能，實(shí)現(xiàn)快速的離子傳輸和電荷傳輸。

在此，西北大學(xué)王惠教授、翟高紅教授、劉肖杰副教授等人報(bào)道了以CoWO₄@PVP為前驅(qū)體，設(shè)計(jì)并合成了一種不同功函數(shù)的CoSe₂/WSe₂異質(zhì)結(jié)@C，并將其均勻嵌在多孔的三維碳納米片（CNs）中作為SIBs的負(fù)極材料。CoSe₂/WSe₂@C/CNs具有以下幾個(gè)特性：

1）CoSe₂和WSe₂具有良好的導(dǎo)電性和合適的晶體結(jié)構(gòu)，可用于儲鈉；

2）在CoSe₂/WSe₂異質(zhì)結(jié)中引入多孔CNs和碳?xì)た梢杂行Ь徑釴a⁺插入和提取過程中的體積膨脹，為CoSe₂/WSe₂異質(zhì)結(jié)提供Na⁺傳輸通道并加速Na⁺傳輸；

3）CoSe₂/WSe₂異質(zhì)結(jié)可以在材料的相界產(chǎn)生晶格缺陷和畸變，通過調(diào)節(jié)表面反應(yīng)動力學(xué)來改善電化學(xué)性能。同時(shí)，電子在相界的重新分布會增加鈉離子的吸附位置。

圖1. CoSe₂/WSe₂@C/CNs的合成示意圖

正如預(yù)期的那樣，CoSe₂/WSe₂@C/CNs負(fù)極在100次循環(huán)后表現(xiàn)出625 mA h g^-1（@0.1 A g^-1）的優(yōu)異倍率性能，200次循環(huán)后穩(wěn)定容量為501.9 mA h g^-1（@0.1 A g^-1）。

此外，作者結(jié)合DFT計(jì)算、非原位XRD、拉曼光譜、EIS譜、HRTEM和非原位選區(qū)電子衍射(SAED)實(shí)驗(yàn)，提出并探討了CoSe₂/WSe₂@C/CNs的儲鈉機(jī)理和相變規(guī)律。這種新穎的設(shè)計(jì)和簡便的合成方法有望應(yīng)用于SIBs的其他金屬氧化物/硫化物的異質(zhì)結(jié)設(shè)計(jì)。

圖2. CoSe₂/WSe₂@C/CNs負(fù)極的電化學(xué)性能

Core-Shell CoSe₂/WSe₂ Heterostructures@Carbon in Porous Carbon Nanosheets as Advanced Anode for Sodium Ion Batteries, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202103005

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