独特的3D螺旋结构！助力高性能柔性可穿戴铝离子电池

导读：本文通过构建3D螺旋状MoSe2阵列，制备了无粘接剂的柔性电极并在铝离子电池中展现出了极好的能量密度和循环稳定性。卓越的电化学性能表明硒化物纳米结构在铝离子电池的良好应用前景，并可以扩展到其他柔性可穿戴储能器件。

  由于铝的高丰度和低成本，在许多二次储能设备中，铝离子电池（AIBs）它一直是一个强大的竞争对手，有望取代锂离子电池。然而，其积极研究进展缓慢，迫切需要更多的研究来提高其容量和循环稳定性。最近，电子科技大学王志明及其团队报道了硒化钼3D螺旋纳米阵列具有良好的柔韧性和延展性AIBs内表现出优异的电化学性能AIBs可穿戴柔性期间的未来应用提供了可能性。相关论文题为Three-Dimensional Molybdenum Diselenide Helical Nanorod Arrays for High-Perfor ** nce Aluminum-Ion Batteries”发表在ACS Nano上。

  论文链接：

      >pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c02831

  与已应用于我们日常生活的锂离子电池相比，铝离子电池具有成本低、铝丰度高、无毒、安全（金属铝负极反应不会产生支撑晶体）等优点，是下一代二次储能设备的竞争对手之一。许多研究人员已经尝试了石墨电极和硫化物电极，但石墨电极是AIBs容量不够高，硫化物电极稳定性差。此外，粘合剂引起的副作用也会导致电极的电化学性能进一步下降。AIBs正极材料也需要进一步的研究和探索。

  本文采用磁控溅射法和低温等离子体辅助硒化法，成功合成聚酰亚胺基板螺旋生长MoSe2阵列。由于自身的自支撑结构，避免了粘合剂与电解质之间的副作用。0.3 A g-1753 mA h g-1超高比容量，1 A g-1在电流密度下循环1000次比容量仍然保持330mA h g-1。通过非原位拉曼，XPS和TEM表征证实了Al-Se合金化反应的发生和AlCl-离子的插入反应。此外，无粘合剂的螺旋结构使材料具有高导电性和高表面积，可以更好地吸收电解质中的离子，这也有助于提高材料的比容量。

  综上所述，作者采用磁控溅射和等离子体辅助低温硒化法，构建了独特的3D螺旋结构。该结构可以很好地提高材料的导电性和比表面积，并具有良好的结构稳定性，可以在循环中保持自己的外观。无粘合剂可以很好地避免副作用，提高材料的稳定性。通过多种方法来观察它MoSe2在AIBs硒基材料中的多不反应过程AIBs应用程序提供指导。(文本:Today）

  图1 MoSe2HNRAs的制备和在AIBs工作示意图。

  图2 MoSe2 HNRAs的 (a)-(b) SEM照片；(c)-(d) TEM照片；(e)拉曼图谱；(f) XPS的Mo 3d放大图谱；(g) XPS的Se 3d放大图谱。

  图3 MoSe2HNRAs电极 (a)在0.5 V s-1扫描速率下CV曲线图；(b) 在0.3 A g-1电流密度下前三圈充放电曲线图；(c) 不同电流密度下的充放电曲线图；(d) 能量密度vs功率密度图；(e)-(f) 在1 A g-1和5 A g-1大电流密度下的循环性能图。

  图4 MoSe2HNRAs非原位拉曼电极在不同的充放电阶段，XPS和TEM图。

  图5 (a)-(b) 组装的AIBs柔性照片；(c) 图(b)相应的充放电曲线图(电流密度20 μA cm-2）；(d) 重复重复图(b)时间循环图；(e) 组装的AIBs延展照片；(f)充放电曲线图的电流密度(20 μA cm-2）；(g) 在不同状态下拉伸循环图。

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