二硒化钼:镁电池性能跃升的璀璨新星

在可充电电池技术日新月异的今天,寻找高效、稳定的正极材料成为了推动镁电池性能飞跃的关键。二硒化钼(MoSe2),这一层状过渡金属二硒化物家族的成员,凭借其独特的物理化学性质,正逐步成为镁电池领域的一颗璀璨新星。

二硒化钼图片

镁电池作为下一代高能量密度储能系统的候选者,对正极材料提出了苛刻的要求:高电导率、优化的离子扩散路径以及稳定的结构缺一不可。而二硒化钼,特别是其高电导率的1T相,因其在镁存储方面展现出的卓越性能,成为了科研界关注的焦点。然而,1T相的热力学不稳定性一直是制约其广泛应用的瓶颈。

武汉大学研究者通过创新的溶剂热法制备出高1T相含量的MoSe2。该制备方法巧妙地利用肼水合物作为反应介质,不仅简化了合成过程,还实现了对MoSe2微观结构的精准调控。特别是当肼水合物的用量增加至10毫升时,合成的R-MoSe2不仅粒径更小、比表面积更大,还富含高比例的1T相,这一发现无疑为镁电池正极材料的优化开辟了新的路径。

电池图片

R-MoSe2的高纯度、低结晶度以及丰富的1T相结构,为其在镁电池中的应用奠定了坚实的基础。在高电流密度下,R-MoSe2展现出了惊人的倍率性能和优异的放电/充电循环稳定性,这主要得益于其较大的层间距促进了Mg²⁺的固态扩散,而小粒径和大比表面积则显著增强了其赝电容特性,进一步提升了电池的动力学性能。

此外,使用肼水合物进行溶剂热合成,能产生含氮(N)组分,这些组分通过电子转移机制稳定了1T相MoSe2的结构,这一发现不仅解决了1T相热力学不稳定的难题,还为后续的材料设计提供了宝贵的思路。

综上所述,二硒化钼R-MoSe2以其独特的结构优势和卓越的镁存储性能,为镁电池技术的发展注入了新的活力。该研究成果以“Facile Fabrication of High-Power Molybdenum Diselenide Cathode for Rechargeable Magnesium Batteries”为题发表在ACS Sustainable Chemistry & Engineering上。

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