石墨烯界面对于钾离子电池石墨烯-硒异质结构正极中钾化反应的影响
应用物理
2023-09-11 v2 化学物理
摘要
硒 (Se) 正极是钾离子电池 (KIB) 中令人振奋的新兴高能量密度储能体系，其中钾化反应尚少被理解。在此，我们给出对限域于多层石墨烯矩阵与多壁碳纳米管 (MW-CNTs) 特征六边形碳 (C) 晶格中 KxSe 正极的原子级研究。对比了石墨烯基底引导的 KxSe 正极微观结构变化与无石墨烯正极。研究了石墨烯对长链多硒化物 (Se-Se-Se = -2.82 eV 与 Se-Se = -2.646 eV) 的束缚亲和势及诱导 Se 与 K 反应的能力。此外，以 K2Se 为最终放电产物计算了石墨烯限域 KxSe 正极反应中间体的嵌入电压。我们的结果表明 K 与 Se 正极间在约 1.55 V 电压附近发生单步反应。我们的发现提示，在较高电压 (~2V) 下运行可能导致反应中间体形成，其中 K 的嵌入/脱嵌会是挑战，并因此引起电池中不可逆容量损失。主要问题是长链多硒化物与石墨烯的高束缚能抑制 K 存储以及低 K 浓度下 Se-Se 键解离。与无石墨烯正极的对比凸显了范德瓦耳斯 (vdW) 石墨烯界面可给 KxSe 正极原子结构与电化学带来的显著变化。
引用
@article{arxiv.2304.06266,
title = {Effect of Graphene Interface on Potassiation in a Graphene- Selenium Heterostructure Cathode for Potassium-ion Batteries},
author = {Vidushi Sharma and Dibakar Datta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.06266},
year = {2023}
}
备注
7 Figures and 1 Table