Constructing defect-rich unconventional phase Cu7.2S4 nanotubes via microwave-induced selective etching for ultra-stable rechargeable magnesium batteries

材料科学 阴极 纳米管 微波食品加热 碳纳米管 纳米技术 化学工程 化学物理 化学 物理 物理化学 工程类 量子力学 冶金
作者
Xinyu Yang,Changliang Du,Youqi Zhu,Hui Peng,Bolin Liu,Yuehua Cao,Yuexing Zhang,Xilan Ma,Chuanbao Cao
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:430: 133108-133108 被引量:35
标识
DOI:10.1016/j.cej.2021.133108
摘要

Copper sulfide is promising great potential for capable cathode in rechargeable magnesium batteries. However, divalent Mg2+ diffusion in its host lattice is subject to high lattice strain and mechanical stress mainly due to strong Coulombic interaction. Herein, a microwave-induced selective etching strategy is reported to construct non-stoichiometric-phase robust Cu7.2S4 nanotubes with rich lattice defects, which can proceed with ultra-long-cycling stability over 1600 cycles with ultra-low capacity decay of 0.0109 % per cycle at 1.0 A g−1. Furthermore, the Cu7.2S4 nanotube cathode can also exhibit a large specific capacity of 314 mAh g−1 at 0.1 A g−1 as well as an excellent rate capability of 91.7 mAh g−1 at 1.0 A g−1. The present electrochemical performances greatly surpass those of Cu7.2S4 nanowire, Cu7.2S4 nanoparticle, and conventional phase CuS nanotubes and at least are comparable to the conversion-type cathode materials reported so far. The generated lattice defect combined with the optimized robust nanotube structure can effectively buffer lattice strain and mechanical stress to provide a favorable diffusion kinetic. Our designed microwave-induced selective etching system demonstrates significant superiority in morphology, phase, and defect engineering of Cu7.2S4 nanotubes to accommodate reversible Mg2+ storage for high-performance rechargeable magnesium batteries.
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