Version of record online: 24 April 2020
南开大学
导 读
合理设计的高容量、长寿命、低成本电极材是钠离子电池必不可少的组成部分。本研究成功地设计并制备了一种由异质结硒化物核和聚多巴胺壳（SnSe2/ZnSe@PDA）组成的多层纳米盒。由于Na+离子在异相界面上的电荷重分布和晶格畸变，使得Na+离子很容易被吸附和快速转移，从而促进了反应动力学和循环行为。这种材料在1000多个长期循环中以1A g -1的速度提供了616mahg-1的高可逆容量和优越的倍率性能，为今后储能的实际应用展现出更多的可能性。
背景简介
1.钠离子电池目前的挑战
近年来，由于严峻的环境问题和人们对储能的新需求，使得二次充电电池受到了广泛的关注。钠离子电池（SIBs）价格低廉，钠资源丰富，与锂离子电池（LIBs）具有相似的性能，是具有竞争力的候选电池。但由于Na+离子半径大、摩尔质量大，反应动力学缓慢，这阻碍了它的实际应用。因此，设计和构建适合SIBs的电极材料来提高其电化学性能和寿命仍然是一个艰巨的挑战。
硒化锡（SnSe2）是一种具有较大层间距的层状化合物，有利于容纳更多的Na+离子和缓冲较大的体积变化。由于SnSe2具有上述优点，因此在超导体，光电探测器，和储能系统中得到了广泛的研究。但是SnSe2仍然存在体积变化大、颗粒团聚和初始库仑效率低的问题。
图1. 合成示意图。
[文章介绍]
图2. SnSe2/ZnSe@PDA形貌表征
a) XRD pattern of SnSe2/ZnSe@PDA nanobox (black line), ZnSe (JCPDS:1-690, red line) and SnSe2 (JCPDS:89-2939, blue line).
b) XPS spectra of survey scan and High-resolution XPS spectra of
c) Sn 3d and
d) Zn 2p.
图3. SnSe2/ZnSe@PDA电极的电化学性能
a) Galvanostatic charge–discharge curves of SnSe2/ZnSe@PDA nanobox at 0.1 A g−1.
b) Cycling performance at 0.1 A g−1 and
c) Rate capability of SnSe2/ZnSe@PDA, SnSe2&ZnSe@PDA, ZnSe@PDA and SnSe2@PDA.
d) The Ragone plots of SnSe2/ZnSe@PDA and the reported anodes.
e) Long cycling performance of SnSe2/ZnSe@PDA at 1 A g−1
图4. SnSe2/ZnSe@PDA电极的电化学性能
a) CV curves at different scan rates from 0.05 to 1.0 mV s−1 and
b) the corresponding log(i) versus log(v) plots at different redox peaks.
c) Percentage of pseudocapacitive contribution at different scan rates.
d) The Nyquist plots of SnSe2/ZnSe@PDA, SnSe2&ZnSe@PDA, ZnSe@PDA, and SnSe2@PDA. GITT curves and the corresponding Na+ diffusion coefficient at the 4th cycle
e) discharge and f) charge process of SnSe2/ZnSe@PDA, ZnSe@PDA, and SnSe2@PDA.
图5. 充放电时结构变化
Schematic diagram of changes occur in SnSe2/ZnSe@PDA nanobox during the charge–discharge process
[文章链接]
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202000741
[老师简介]
博士 ，南开大学化学科学院副教授，二级学科无机化学所在单位材料化学系毕业院校南开大学。参加国家863计划、国家重点和天津市基金的项目研究。研究成果发表在J. Phys. Chem. C、电化学领域顶级刊物Electrochemistry Communications、Electrochimica Acta、能源相关杂志Journal of Power Sources、International Journal of Hydrogen Energy等期刊上，共发表SCI论文50多篇，担任国际重要期刊J Solid State Electrochem、International Journal of Hydrogen Energy的审稿人
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