Comprehensively Understanding the Role of Anion Vacancies on K‐Ion Storage: A Case Study of Se‐Vacancy‐Engineered VSe 2

阳极 材料科学 离子 空位缺陷 电化学 扩散 储能 纳米技术 化学物理 电极 化学工程 结晶学 物理化学 化学 热力学 有机化学 物理 工程类 功率(物理)
作者
Dawei Sha,Yurong You,Rongxiang Hu,Xin Cao,Yicheng Wei,Heng Zhang,Long Pan,ZhengMing Sun
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:: 2211311-2211311 被引量:41
标识
DOI:10.1002/adma.202211311
摘要

Anion vacancy engineering (AVE) is widely used to improve the Li-ion and Na-ion storage of conversion-type anode materials. However, AVE is still an emerging strategy in K-ion batteries, which are promising for large-scale energy storage. In addition, the role of anion vacancies on ion storage is far from clear, despite several proposed explanations. Herein, by employing VSe2 as a model conversion-type anode material, Se vacancies are intentionally introduced (labeled as P-VSe2-x ) to investigate their effect on K+ storage. The P-VSe2-x shows excellent cyclability in half cells (143 mA h g-1 at 3.0 A g-1 after 1000 cycles) and high energy density in coin-type full cells (206.8 Wh kg-1 ). By applying various electrochemical techniques, the effects of Se vacancies on the redox potentials of K-ion insertion/extraction and the K-ion diffusion in electrodes upon cycling are uncovered. In addition, the structural evolution of Se vacancies during potassiation/de-potassiation using various operando and ex characterizations is revealed. Moreover, it is demonstrated that Se vacancies can facilitate the breaking of VSe bonds upon the P-VSe2-x conversion using theoretical calculations. This work comprehensively explains the role of anion vacancies in ion storage for developing high-performance conversion-type anode materials.
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