Cu+ redox activation and polyselenide stabilization via strong Se-C interaction for superior magnesium storage

材料科学 石墨烯 阴极 硒化物 电化学 化学工程 电解质 溶解 无机化学 电极 纳米技术 冶金 物理化学 化学 工程类
作者
Changliang Du,Youqi Zhu,Yuexing Zhang,Hui Peng,Jiachen Tian,Tianyu Xia,Lei Yang,Xin Liu,Xiaoqing Ma,Chuanbao Cao
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier]
卷期号:61: 102863-102863 被引量:10
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2023.102863
摘要

Copper selenides have been recognized as one of the most promising Mg2+ host materials due to their high electrical conductivity and unique ionic displacement mechanism, yet they suffer from low magnesium storage capacity and inferior cycling stability caused by insufficient Cu+ conversion and inevitable polyselenide dissolution. Herein, the graphene-supported CuSe (CuSe@G) with strong Se-C interaction is prepared as the high-performance cathode material for rechargeable magnesium batteries. The strong Se-C interaction between CuSe monomers and graphene substrate can not only immobilize the Se species but also boost the electrochemical replacement reaction between Cu2+ and Mg2+. The highly dispersed CuSe nanoparticles on graphene can also accelerate Mg2+ diffusion rate at the cathode-electrolyte interfaces and further regulate the electrochemical reaction kinetics. Such well-designed method can significantly improve the reversible capacity from 167 to 233.7 mAh g–1 at 0.1 A g–1 current density and cycling stability (63 mAh g–1 after 1000 cycles with 0.039% capacity decay per cycle) of copper selenide cathode materials. This work presents an in-depth insight into graphene bonding strategy for fabricating superior conversion-type selenide cathodes for rechargeable magnesium batteries.
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