复旦余学斌ACS Nano：空间隔离启发的超细CoSe2实现高倍率、高能铝电池

过渡金属硒化物因其高比容量、优异的电性能和低成本而成为可充铝电池(RABs)的有吸引力的正极材料。但是，它们面临着结构稳定性低和反应动力学差的相关挑战

复旦大学余学斌等人应用空间隔离策略开发了一种RAB杂化正极材料(CoSe₂-NPCS)，该正极材料包含超细CoSe₂颗粒和N掺杂多孔碳纳米片(NPCS)，其中二维NPCS结构源自 MXene表面金属框架的自组装。

超细纳米晶颗粒显著提高了材料的化学活性和结构稳定性，而二维分级多孔碳纳米片基体表现出较高的石墨化；这些特征结合了大孔/介孔和微孔结构的优点，包括易于获得活性位点的大表面积、快速的电子和离子传输以及无阻碍的电解液渗透。

此外，即使在高热解温度下，这种合成策略也能控制活性材料的粒径，从而可以研究粒径对电化学行为的影响。

图1 合成示意图

结果，CoSe₂-NPCS电极表现出高放电容量（1 A g^-1时为436 mAh g^-1）、优异的倍率性能（5 A g^-1时为122 mAh g^-1）和长期循环稳定性（2 A g^-1时循环5000次后获得111 mAh g^-1的容量，平均每个循环的容量衰减小于0.0084%）。

采用设计电极开发的铝电池实现了高达630 Wh kg^–1的比能量密度，这进一步突出了其实际应用的潜力。这项工作为高能RABs电极的高倍率稳定性设计提供了一种有效的材料工程方法。

图2 电化学性能

Spatial Isolation-Inspired Ultrafine CoSe2 for High-Energy Aluminum Batteries with Improved Rate Cyclability. ACS Nano 2021. DOI: 10.1021/acsnano.1c04895

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复旦余学斌ACS Nano：空间隔离启发的超细CoSe2实现高倍率、高能铝电池

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