吴川：C-Se键为CoSe-rGO高性能锂（钠）电池保驾护航

wuyunmibu

锂离子电池和钠离子电池凭借高能量密度、大功率特性、长使用寿命和绿色环保的优势，是当前和未来解决能源和环境问题的重要研究领域。过渡金属硫（硒）化物复合材料相对于其他电池电极材料，具有高比容量、首次库伦效率高和循环寿命长等特点，是一种潜在的锂离子电池和钠离子电池电极材料。近些年来过渡金属硫（硒）化物复合材料在锂离子电池和钠离子电池研究领域取得不少的研究成果，很好的解决了LIBs 和 SIBs的低容量、短循环和低倍率的问题，但是此复合材料电池仍然面临着长时间充放电过程中体积膨胀效应，此问题同样困扰着广大科技工作者。

分级微纳结构的电极材料可协同纳米材料和微米材料的优点，既能确保较短的离子传输通道又能提升材料颗粒的稳定性。石墨烯具有较好的力学性能和高导电率，石墨烯的加入会使得使复合材料在充放电过程中有较快的电子传导和收集。而这一复合材料的研究是目前电极材料研究设计的热点，也能很好的解决目前研发高性能锂（钠）电池材料面临的问题。

银耳状CoSe-rGO复合材料有效抑制Se溶解并缓解循环过程中材料的体积膨胀示意图

近日，北京理工大学吴川教授、白莹教授与SSRL（Stanford Synchrotron Radiation Lightsource）的Yijin Liu教授（共同通讯作者）在Advanced Energy Materials上发表最新研究成果“Stable Carbon–Selenium Bonds for Enhanced Performance in Tremella-Like 2D Chalcogenide Battery Anode”。在该文中，研究者制备了分级结构银耳状的CoSe-rGO复合材料，三维多孔构架使得离子在体相内快速迁移，还原氧化石墨烯的添加能够显著提升电子的导电性，C-Se键的存在有效抑制Se溶解并缓解循环过程中材料的体积膨胀效应。并且文中明确指出，这种独特的银耳状的分级结构表现出了优异的储锂/钠性能(钠离子电池在1A g−1的电流密度下，经过100次的放充循环后其比容量为400.8 mAh g−1，锂离子电池在2A g−1的电流密度下，经过500次的放充循环后其比容量为769.6 mAh g−1) 。并首次利用TXM技术分析表征CoSe–rGO复合材料充放电过程中化学物种的变化，对其电化学性能（储锂和储钠）进行研究，为研究其他过渡金属硫族化合物作为锂离子电池和钠离子电池负极材料提供宝贵的经验和广阔的思路。