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過渡金屬硒化物因其高比容量、優異的電性能和低成本而成為可充鋁電池(RABs)的有吸引力的正極材料。但是，它們面臨著結構穩定性低和反應動力學差的相關挑戰

復旦大學余學斌等人應用空間隔離策略開發了一種RAB雜化正極材料(CoSe₂-NPCS)，該正極材料包含超細CoSe₂顆粒和N摻雜多孔碳納米片(NPCS)，其中二維NPCS結構源自 MXene表面金屬框架的自組裝。

超細納米晶顆粒顯著提高了材料的化學活性和結構穩定性，而二維分級多孔碳納米片基體表現出較高的石墨化；這些特征結合了大孔/介孔和微孔結構的優點，包括易于獲得活性位點的大表面積、快速的電子和離子傳輸以及無阻礙的電解液滲透。

此外，即使在高熱解溫度下，這種合成策略也能控制活性材料的粒徑，從而可以研究粒徑對電化學行為的影響。

圖1 合成示意圖

結果，CoSe₂-NPCS電極表現出高放電容量（1 A g^-1時為436 mAh g^-1）、優異的倍率性能（5 A g^-1時為122 mAh g^-1）和長期循環穩定性（2 A g^-1時循環5000次后獲得111 mAh g^-1的容量，平均每個循環的容量衰減小于0.0084%）。

采用設計電極開發的鋁電池實現了高達630 Wh kg^–1的比能量密度，這進一步突出了其實際應用的潛力。這項工作為高能RABs電極的高倍率穩定性設計提供了一種有效的材料工程方法。

圖2 電化學性能

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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復旦余學斌ACS Nano：空間隔離啟發的超細CoSe2實現高倍率、高能鋁電池

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