DOI: 10.1021/acsami.2c10170
过渡金属硒化物作为铝离子电池正极材料表现出优异的性能,是目前正极材料的热门选择。在此,研究者首先通过静电纺丝合成了锰基碳纤维(Mn/CNFs)作为前驱体,然后通过熔融扩散法制备MnSe复合材料。然而,由于在电化学反应过程中会产生聚硒化物和硒化物,MnSe正极材料的循环稳定性较差。200次循环后,放电比容量仅为176mAh/g。为了抑制硒化物和聚硒化物的穿梭效应,使用CMK-3改性隔膜代替玻璃纤维隔膜。与MnSe-800相比,更换的MnSe-800/CMK-3容量提升很大,初始放电比容量为1029.85mAh/g,经过3000次循环后仍保持在297.84mAh/g。软包电池在不同程度的折叠下仍能正常点亮LED,证明了这种材料在可穿戴设备中的可行性。总体而言,这项工作为提高过渡金属硒化物的性能提供了一种新方法。
图1.一维纳米纤维MnSe复合材料的合成机理示意图。
图2.(a)Mn/CNF、(b)MnSe-400、(c)MnSe-600和(d)MnSe-800的SEM图像。Mn2p(e)和Se3d(f)的XPS光谱。MnSe-400(g)、MnSe-600(h)和MnSe-800(i)的XRD图谱。
图3.(a)MnSe-400、600和800在1.0A/g时的充放电曲线。(b)MnSe-400、600和800的倍率性能。(c-f)MnSe-400、MnSe-600和MnSe-800的循环伏安曲线。(g)MnSe-400、600和800的循环性能比较。
图4.Mn2p的XPS光谱:充电至1.8V(a),充电至2.4V(b),放电至0.8V(c),放电至0.1V(d)。不同状态下Se3d(e)和Al2p(f)的XPS光谱。
图5.测试前MnSe-800的TEM照片(a,b)和元素分析(c)。MnSe-800充满电后的TEM照片(d,e)和元素分析(f)。完全放电后MnSe-800的TEM照片(g,h)和元素分析(i)。
图6.(a)MnSe-800/CMK-3在不同电流密度下的充放电曲线,(b)MnSe-800/CMK-3的倍率性能。(c,d)MnSe-800/CMK-3的GITT曲线。(e)MnSe-800/CMK-3在2.0A/g时的循环性能。(f)这项工作与其他研究的比较。(g)用软包电池点亮二极管的演示。
图7.MnSe-800/CMK-3的反应机理图。