哈尔滨工程大学材料科学与化学学院工程Jun Yan等--通过内在SB替代工程抑制聚硒的穿梭使Bi2Se3中碱金属离子的高性能存储

硒化铋具有层间距大、理论比容量大的层状结构，是一种极具前景的转换合金型碱金属离子储存负极材料。然而，它的商业发展受到了不良的动力学，严重的粉碎和聚硒穿梭在充放电过程中严重的打击。在本文中，我们同时采用sb取代和碳包封策略来合成修饰在Ti₃C₂T_x MXene上的Sb_xBi_2-xSe₃纳米颗粒，并将n掺杂碳包封(Sb_xBi₂ - xSe₃/MX⊂NC)，作为碱金属离子存储的阳极。Sb³⁺的阳离子置换有效地抑制了可溶性多硒的穿梭效应，以及缓解了钠化/脱氧过程中体积变化的封闭工程可使其具有优异的电化学性能。当用作钠离子电池和锂离子电池的阳极时，Sb_0.4Bi_1.6Se₃/MX⊂NC复合材料表现出优越的电化学性能。本研究为利用转换/合金化型过渡金属硫/硒化阳极材料抑制高性能碱金属离子电池中多硒/多硫化物的穿梭提供了有价值的指导。

         

图1.Sb_0.4Bi_1.6Se₃/MX⊂NC复合材料的制作和形态特征。

图2. Sb_0.4Bi_1.6Se₃/MX´NC复合材料的微观结构表征。

          图3. Sb_0.4Bi_1.6Se₃/MX´NC复合材料的电化学储钠性能。

          图4. Sb_0.4Bi_1.6Se₃电极的电化学钠储存机理。

          图5. Sb_0.4Bi_1.6Se₃/MX⊂NC电极Na⁺存储行为的电化学反应动力学分析。

      

          图6 Sb_0.4Bi_1.6Se₃/MX⊂NC复合材料的电化学锂存储性能。

          图7 Sb_0.4Bi_1.6Se₃/MX⊂NC电极Li⁺储存行为的电化学反应动力学分析。

    

    图8 AC//Sb_0.4Bi_1.6Se₃/MX的电化学性能⊂NC SIC器件。

相关科研成果由哈尔滨工程大学材料科学与化学学院工程Jun Yan等人于2023年发表在ACS Nano（https://doi.org/10.1021/acsnano.3c03381）上。原文：High-Performance Alkali Metal Ion Storage inBi₂Se₃ Enabled by Suppression of Polyselenide Shuttling Through Intrinsic Sb-Substitution Engineering

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.3c03381。