AM：Co3Se4量子点作为超稳定的钾离子插层主体材料

Nanoyu

2021-06-01

钾离子电池（KIBs）因其性价比高、储能机理与锂离子电池相似而受到人们越来越多的关注。然而，由于钾离子半径较大（1.38 Å），结构稳定性差，电化学氧化还原反应动力学较差等缺点，目前仍缺乏合适的电极材料。

近日，清华大学王海辉教授，深圳大学Bingbing Tian报道了开发了一种N掺杂的碳（CSC）包裹的Co₃Se₄量子点（QD），并将其作为KIBs的负极材料。

文章要点

1）CSC具有独特的均匀纳米结构，缩短了钾离子扩散长度，提高了电子导电性，而N掺杂碳（NC）增强了保护作用，缓解了体积波动，进而表现出优异的电化学性能。

2）实验结果显示，核壳型CSC复合材料表现出优异的放电容量（电流密度为0.1 A g⁻¹时，550次循环后的放电容量为410 mA g⁻¹，0.5 A g⁻¹时，3200次循环后的放电容量为360 mA h g⁻¹）和在1 A g−1下超过10000次循环的优异循环性能。

3）密度泛函理论（DFT）计算表明，Co₃Se₄ QD的反应能比体Co₃Se₄大，K原子在Co₃Se₄ QD中迁移的势垒比在体Co₃Se₄中低，并且有利于插层反应而不是置换反应。

4）研究人员进一步利用原位X射线衍射（XRD）和非原位透射电子显微镜（TEM）对镀钾/脱钾过程进行了研究。

这项研究为开发高效的用于KIBs和其他二次电池负极材料打开了新的大门。

参考文献

Nadeem Hussain, et al, Co₃Se₄ Quantum Dots as an Ultrastable Host Material for Potassium-Ion Intercalation, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202102164

https://doi.org/10.1002/adma.202102164