物理與材料科學(xué)學(xué)院教師魯成興博士在Advanced Energy Materials上發(fā)表論文“Cu‐Driven Active Cu2Se@MXene Heterointerface Reconstruction and Co Electron Reservoir Toward Superior Sodium Storage”，該研究設(shè)計(jì)了一種新型的CoSe2@MXene異質(zhì)結(jié)構(gòu)，并利用原位電化學(xué)驅(qū)動(dòng)將其重構(gòu)為Cu2Se@MXene，顯著提升鈉離子存儲(chǔ)能力。
圖 CoSe2@MXene復(fù)合材料的合成示意圖和電化學(xué)性能圖
該研究以三明治型CoSe2@MXene復(fù)合材料為模型，通過(guò)原位電化學(xué)驅(qū)動(dòng)重構(gòu)形成新型活性Cu2Se@MXene異質(zhì)結(jié)構(gòu)。MXene核為電子和離子傳導(dǎo)提供了互聯(lián)路徑，同時(shí)緩沖了體積膨脹，穩(wěn)定了結(jié)構(gòu)。重構(gòu)后的Cu2Se@MXene異質(zhì)界面具有豐富的鈉存儲(chǔ)活性位點(diǎn)，增強(qiáng)了Na+的吸附和擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)，從而提高了鈉存儲(chǔ)容量。此外，放電過(guò)程中Co的價(jià)態(tài)升高，使其能夠作為電子儲(chǔ)存庫(kù)，為Cu2Se的轉(zhuǎn)換提供額外的電子供應(yīng)，并加速鈉存儲(chǔ)動(dòng)力學(xué)。作為鈉離子電池陽(yáng)極時(shí)，CoSe?@MXene電極展現(xiàn)出高容量（在0.1 A g-1下為694 mAh g-1）、優(yōu)異的倍率性能（在20 A g-1下為425 mAh g-1）和卓越的耐久性（在5 A g-1下經(jīng)過(guò)10,000次循環(huán)后容量保持437 mAh g-1，且每循環(huán)容量衰減為0.0014%）。通過(guò)非原位表征和理論計(jì)算進(jìn)一步揭示了Cu2Se@MXene陽(yáng)極的電化學(xué)重構(gòu)和鈉存儲(chǔ)機(jī)制。該研究為設(shè)計(jì)先進(jìn)的轉(zhuǎn)換型鈉離子電池陽(yáng)極提供了一種新思路。
天津師范大學(xué)物理與材料科學(xué)學(xué)院魯成興博士為論文第一作者，天津師范大學(xué)為第一單位。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（52302301）資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/aenm.202405706
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