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二硒化鉬:鎂電池性能躍升的璀璨新星

在可充電電池技術日新月異的今天,尋找高效、穩定的正極材料成為了推動鎂電池性能飛躍的關鍵。二硒化鉬(MoSe2),這一層狀過渡金屬二硒化物家族的成員,憑借其獨特的物理化學性質,正逐步成為鎂電池領域的一顆璀璨新星。

二硒化鉬圖片

二硒化鉬圖片

鎂電池作為下一代高能量密度儲能系統的候選者,對正極材料提出了苛刻的要求:高電導率、優化的離子擴散路徑以及穩定的結構缺一不可。而二硒化鉬,特別是其高電導率的1T相,因其在鎂存儲方面展現出的卓越性能,成為了科研界關注的焦點。然而,1T相的熱力學不穩定性一直是制約其廣泛應用的瓶頸。

武漢大學研究者通過創新的溶劑熱法制備出高1T相含量的MoSe2。該制備方法巧妙地利用肼水合物作為反應介質,不僅簡化了合成過程,還實現了對MoSe2微觀結構的精準調控。特別是當肼水合物的用量增加至10毫升時,合成的R-MoSe2不僅粒徑更小、比表面積更大,還富含高比例的1T相,這一發現無疑為鎂電池正極材料的優化開辟了新的路徑。

R-MoSe2的高純度、低結晶度以及豐富的1T相結構,為其在鎂電池中的應用奠定了堅實的基礎。在高電流密度下,R-MoSe2展現出了驚人的倍率性能和優異的放電/充電循環穩定性,這主要得益于其較大的層間距促進了Mg2?的固態擴散,而小粒徑和大比表面積則顯著增強了其贗電容特性,進一步提升了電池的動力學性能。

電池圖片

電池圖片

此外,使用肼水合物進行溶劑熱合成,能產生含氮(N)組分,這些組分通過電子轉移機制穩定了1T相MoSe2的結構,這一發現不僅解決了1T相熱力學不穩定的難題,還為后續的材料設計提供了寶貴的思路。

綜上所述,二硒化鉬R-MoSe2以其獨特的結構優勢和卓越的鎂存儲性能,為鎂電池技術的發展注入了新的活力。該研究成果以“Facile Fabrication of High-Power Molybdenum Diselenide Cathode for Rechargeable Magnesium Batteries”為題發表在ACS Sustainable Chemistry & Engineering上。

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