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Fe_(0.8)CoSe_(2) nanosphere coated by N-doped carbon for ultra- high rate potassium selenium battery

Rare Metals 2021年第9期40卷 2455-2463页

作者： Xin-Xin Jia Xin-Zhi Yu Bing-An Lu Key Laboratory for Micro/Nano Optoelectronic Devices of Ministry of Education&Hunan Provincial Key Laboratory of Low-Dimensional Structural Physics and Devices School of Physics and ElectronicsHunan UniversityChangsha 410082China

Potassium-selenium(K-Se) batteries are a promising electrical energy storage candidate because of the cost-effectiveness and material sustainability, yet they suffer from shuttle effect, volume expansion and low powder density. The development of Se-based cathode is an effective way to overcome the above issues. Here we designed a hollow nano-spherical Co-Fe bi-metallic selenide coated with N-doped carbon(denoted as CFS@N-C)as cathode for K-Se batteries. Bimetallic selenide is benefit to improve the conductivity of composite materials;N-doped carbon layer encapsulation effectively inhibits the dissolution of poly-selenides and relieves the volume expansion. The as-prepared K-Se battery exhibits excellent rate performance(300 mAh·g^(-1) at 1000 mA·g^(-1)) and slowcharge/ultrafast-dischargecapability(dischargeat5000 mA·g^(-1) and charge at 100 mA·g^(-1) with ultrahigh capacity of 227 mAh·g^(-1)) with Coulombic efficiency nearly 100%. In addition, the ex-situ high-resolution transmission electron microscopy(HRTEM) images reveal that the charge–discharge mechanism of CFS@N-C is K^(+) replaces the bimetal and forms K_(2)Se. The unique design in this work may provide certain directions on researching for high power density K-storage materials.

关键词： Potassium selenium battery High powder density Excellent rate performance Inhibit shuttle effects tolerate volume changes

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