北京理工大学AFM:氧空位主导的V2O3/石墨烯阴极可逆硒氧化还原反应!

科技   2024-12-20 16:31   河北  




第一作者: Rong Jiang

通讯作者:邹美帅、曹传宝、朱有启

通讯单位:北京理工大学



研究背景与内容


  可充电镁硒电池具有理论体积比容量高、循环稳定性好、经济性高等特点。然而,由于电化学动力学缓慢和严重的多硒化物穿梭,电池容量有限,库仑效率低,循环寿命短。

  本文将活性硒封装在空心V2O3微球中,然后通过还原氧化石墨烯(rGO)导电网络连接,作为混合维正极材料,加速高性能镁硒电池的可逆硒氧化还原化学反应。


研究要点


要点1.本文采用水热法制备了具有富氧空位和石墨烯作为Se载体的多孔V2O3微球,并在氩/氢气氛中进行了退火处理。并研究了不同重量比的Se对阴极性能的影响。Se-V2O3/G-Vo复合材料独特的3D/2D异质结构可以有效地捕获可溶性MgSex并减轻穿梭效应。

要点2.非原位XPS分析证实了V2+/V3+的氧化还原反应,配合氧空位催化,实现了高度可逆的多硒化物转化,从而提供了卓越的容量、高速率性能和优异的循环稳定性。因此,Se-V2O3/G-Vo阴极显示出240 mAh g-1的可逆容量,即使在1.0 A g-1下循环1000次后,每个循环只有0.027%的容量衰减。

1Se-V2O3/G-VoSe-V2O3/GSe-V2O3的形成示意图。

图2:形貌表征。a), b), and c) SEM, d) TEM,  e) HRTEM, f) SAED, g) HAADF-STEM  EDS

3Se-V2O3/G-Vo的电化学反应动力学。a) CV曲线。b)c)对应的线性关系。d)e)伪电容和电容贡献率。f) 50 mA g-1Se-V2O3/G-Vo阴极的GITT曲线和DMg2+值。

参考文献:Rong Jiang, Mingwei Jin, Shichao Peng. et al. Cathodic Reversible Selenium Redox Chemistry Over Oxygen Vacancies-Dominated V2O3/Graphene for Rechargeable Mg-Se Batteries. Advanced Functional Materials. (2024).

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202417104


信息来源:学研加




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