Enhanced redox kinetics in hierarchical tubular FeSe2 by incorporating Se quantum dots towards high-performance sodium-ion batteries

阳极 量子点 材料科学 纳米技术 氧化还原 动力学 化学工程 阴极 离子 电极 化学 物理 物理化学 工程类 量子力学 有机化学 冶金
作者
Honghong Fan,Zhifang Yang,Zhiwen Cheng,Farzaneh Bahmani,Jingping Zhang,Xing‐Long Wu
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier]
卷期号:667: 303-311 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2024.04.086
摘要

Metal selenides have emerged as promising Na-storage anode materials owing to their substantial theoretical capacity and high cost-effectiveness. However, the application of metal selenides is hindered by inferior electronic conductivity, huge volume variation, and sluggish kinetics of ionic migration. In response to these challenges, herein, a hierarchical hollow tube consisting of FeSe2 nanosheets and Se quantum dots anchored within a carbon skeleton (HT-FeSe2/Se/C) is strategically engineered and synthesized. The most remarkable feature of HT-FeSe2/Se/C is the introduction of Se quantum dots, which could lead to high electron density near the Fermi level and significantly enhance the overall charge transfer capability of the electrode. Moreover, the distinctive hollow tubular structure enveloped by the carbon skeleton endows the HT-FeSe2/Se/C anode with robust structural stability and fast surface-controlled Na-storage kinetics. Consequently, the as-synthesized HT-FeSe2/Se/C demonstrates a reversible capacity of 253.5 mAh/g at a current density of 5 A/g and a high specific capacity of 343.9 mAh/g at 1 A/g after 100 cycles in sodium-ion batteries (SIBs). Furthermore, a full cell is assembled with HT-FeSe2/Se/C as the anode, and a vanadium-based cathode (Na3V2(PO4)2O2F), showcasing a high specific capacity of 118.1 mAh/g at 2 A/g. The excellent performance of HT-FeSe2/Se/C may hint at future material design strategies and advance the development and application of SIBs

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