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Interface regulation of Cu2Se via Cu-Se-C bonding for superior lithium-ion batteries

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作者
Kefu Zhu,Shiqiang Wei,Quan Zhou,Shuangming Chen,Yunxiang Lin,Pengjun Zhang,Yuyang Cao,Changda Wang,Yixiu Wang,Yujian Xia,Dengfeng Cao,Zeinab Mohamed,Xin Guo,Xiya Yang,Xiaojun Wu,Song Li
出处
期刊:Nano Research [Springer Science+Business Media]
卷期号:16 (2): 2421-2427 被引量:19
标识
DOI:10.1007/s12274-022-4953-7
摘要

Transition metal selenides have aroused great attention in recent years due to their high theoretical capacity. However, the huge volume fluctuation generated by conversion reaction during the charge/discharge process results in the significant electrochemical performance reduction. Herein, the carbon-regulated copper(I) selenide (Cu2Se@C) is designed to significantly promote the interface stability and ion diffusion for selenide electrodes. The systematic X-ray spectroscopies characterizations and density functional theory (DFT) simulations reveal that the Cu-Se-C bonding forming on the surface of Cu2Se not only improves the electronic conductivity of Cu2Se@C but also retards the volume change during electrochemical cycling, playing a pivotal role in interface regulation. Consequently, the storage kinetics of Cu2Se@C is mainly controlled by the capacitance process diverting from the ion diffusion-controlled process of Cu2Se. When employed this distinctive Cu2Se@C as anode active material in Li coin cell configuration, the ultrahigh specific capacity of 810.3 mA·h·g−1 at 0.1 A·g−1 and the capacity retention of 83% after 1,500 cycles at 5 A·g−1 is achieved, implying the best Cu-based Li+-storage capacity reported so far. This strategy of heterojunction combined with chemical bonding regulation opens up a potential way for the development of advanced electrodes for battery storage systems.
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