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Pomegranate-inspired porous SnSe/ZnSe@C anode:A stress-buffer nanostructure for fast and ultrastable sodium-ion storage

引用

Journal of Energy Chemistry 2022年第12期75卷 369-377,I0010页

作者： Zhixin Liang Qinghua Li Wang Zhang Dandan Yu Wei Zhang Jiawei Wu Gaoyu Wang Wenbo Fan Junling Wang Shaoming Huang School of Materials and Energy Guangzhou Key Laboratory of Low-Dimensional Materials and Energy Storage DevicesGuangdong University of TechnologyGuangzhou 510006GuangdongChina College of Materials Science and Engineering Shenzhen UniversityShenzhen 518055GuangdongChina College of Materials and Chemistry China Jiliang UniversityHangzhou 310018ZhejiangChina

Tin selenide(SnSe)is considered as a potential anode for sodium-ion batteries(SIBs)owing to its high theoretical specific capacity.Unfortunately,it suffers from drastic volume expansion/contraction during sodium ions insertion/extraction,resulting in poor cycling stability.Herein,a pomegranate-inspired porous carbon shell wrapped heterogeneous SnSe/ZnSe composite(SnSe/ZnSe@C)is exquisitely designed and fabricated through electrostatic spraying followed by high-temperature selenization.The polyacrylonitrile-derived carbon shell acts as an adhesive to link the porous cubic SnSe/ZnSe and form highly interconnected microcircuits to improve the electron/ion transfer efficiency and inhibit the bulk volume change of internal metallic selenide nanoparticles and polyselenides dissolution during repeated cycling.Moreover,the abundant heterostructure interface of SnSe/ZnSe further significantly accelerates the electrons/ions transport.As a result,the as-prepared SnSe/ZnSe@C electrode exhibits a high specific capacity(508.3 m Ah g^(-1)at 0.05 A g^(-1)),excellent rate performance(177.8 m Ah g^(-1)at 10.0 A g^(-1)),and remarkable cycling stability(195.9 m Ah g^(-1)after 10,000 cycles at 5.0 A g^(-1)).Furthermore,in-situ Xray diffraction(XRD)/Raman,ex-situ transmission electron microscopy,and kinetic analysis clearly reveal a four-step electrochemical reaction process and battery-capacitor dual-mode sodium storage mechanism.This work provides a new perspective for developing commercial SIBs anode materials with high capacity and long lifespan.

关键词： SnSe Electrostatic spraying Carbon armor Superior cycling stability Sodium-ion batteries sodiation mechanism

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