Controllable Heterojunctions with a Semicoherent Phase Boundary Boosting the Potassium Storage of CoSe2/FeSe2

来源:  时间:2022-06-27  点击数:

期刊名称:Advanced Materials

影响因子:30.084

作者:鄯慧,秦戬,丁迎春,Hirbod Maleki Kheimeh Sari,宋学霞,刘文,郝猷琛,王晶晶, 谢冲,张久俊, 李喜飞

论文介绍:

钾离子电池以其原料丰富、分布广泛、成本低等优势有望成为替代锂离子电池的新一代电池主角。然而,由于钾离子半径较大的限制,传统的电极材料无法满足高能量密度储能的需求。因此,一系列高容量储钾电极材料包括金属氧化物、硫化物、磷化物和硒化物等作为替代者已被广泛研究。但是,其关键瓶颈问题是钾离子半径过大,在嵌入脱出负极材料时容易引起电极体积变化且动力学过程迟缓。所以寻找合适的负极材料成为了近年来相关研究的重点。电极材料的异质结构能有效降低离子扩散能垒、促进电荷传输效率、改善储能动力学,诸多优势引发了国内外同行广泛的研究兴趣。本文通过在FeSe2@C中引入第三种组分,构建碳基双层异质界面结构CoSe2/FeSe2@C,使电极材料的能级呈现更为合理的分配梯度,降低了离子和电子迁移的能垒,实现了离子和电子传输总量及动力学的提升,同时又能提供碳层保护和缓冲空间,有效提高了钾离子电池的存储容量、倍率性能和循环寿命。进一步的球差电镜结果表明在这种特殊的多层异质结结构中,两相以较小的晶格失配度互相交替堆叠。通过计算和同步辐射等其他表征手段,证明这种结构可以很好地降低钾离子的扩散势垒,并在充放电过程中保持材料的稳定性,使得电极具备良好的电化学性能。综上所述,精准构筑稳定的异质晶格匹配和能级分配梯度的双层异质结构是高性能储钾电极材料制备的关键所在,为未来电极材料结构的设计提供了很好的借鉴和指导。该文章发表在国际顶级期刊Advanced Materials上。

 

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