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西北大學Small：核殼CoSe2/WSe2異質結@碳作為鈉離子電池先進負極材料

異質結具有電荷傳遞動力學快的優點，被認為是改善鈉離子電池（SIBs）負極材料容量低、倍率性能差的有效策略。同時，碳質材料作為一種重要的添加劑，可以有效地改善復合材料的離子/電子導電性能，實現快速的離子傳輸和電荷傳輸。

在此，西北大學王惠教授、翟高紅教授、劉肖杰副教授等人報道了以CoWO₄@PVP為前驅體，設計并合成了一種不同功函數的CoSe₂/WSe₂異質結@C，并將其均勻嵌在多孔的三維碳納米片（CNs）中作為SIBs的負極材料。CoSe₂/WSe₂@C/CNs具有以下幾個特性：

1）CoSe₂和WSe₂具有良好的導電性和合適的晶體結構，可用于儲鈉；

2）在CoSe₂/WSe₂異質結中引入多孔CNs和碳殼可以有效緩解Na⁺插入和提取過程中的體積膨脹，為CoSe₂/WSe₂異質結提供Na⁺傳輸通道并加速Na⁺傳輸；

3）CoSe₂/WSe₂異質結可以在材料的相界產生晶格缺陷和畸變，通過調節表面反應動力學來改善電化學性能。同時，電子在相界的重新分布會增加鈉離子的吸附位置。

圖1. CoSe₂/WSe₂@C/CNs的合成示意圖

正如預期的那樣，CoSe₂/WSe₂@C/CNs負極在100次循環后表現出625 mA h g^-1（@0.1 A g^-1）的優異倍率性能，200次循環后穩定容量為501.9 mA h g^-1（@0.1 A g^-1）。

此外，作者結合DFT計算、非原位XRD、拉曼光譜、EIS譜、HRTEM和非原位選區電子衍射(SAED)實驗，提出并探討了CoSe₂/WSe₂@C/CNs的儲鈉機理和相變規律。這種新穎的設計和簡便的合成方法有望應用于SIBs的其他金屬氧化物/硫化物的異質結設計。

圖2. CoSe₂/WSe₂@C/CNs負極的電化學性能

Core-Shell CoSe₂/WSe₂ Heterostructures@Carbon in Porous Carbon Nanosheets as Advanced Anode for Sodium Ion Batteries, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202103005

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