Architectural van der Waals Bi2S3/Bi2Se3 topological heterostructure as a superior potassium-ion storage material

材料科学 异质结 范德瓦尔斯力 阳极 纳米线 高分辨率透射电子显微镜 离子 化学工程 纳米技术 光电子学 拓扑(电路) 透射电子显微镜 电极 物理化学 分子 化学 工程类 数学 有机化学 组合数学
作者
Yi‐Yen Hsieh,Hsing‐Yu Tuan
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier BV]
卷期号:51: 789-805 被引量:97
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2022.07.020
摘要

• A hexagram-like 1D/2D van der Waals heterostructure (vdWH) composed of regularly crosslinked Bi 2 S 3 nanowires on Bi 2 Se 3 nanoplates was fabricated. • The Bi 2 S 3 /Bi 2 Se 3 vdWH potassium ion anode delivers a specific capacity over 600 mA h g -1 at 50 mA g −1 and a high-rate capability up to 2500 mA g −1 . • The behavior of heterogeneous interfacial reaction in terms of the trapping ability and diffusion kinetics was realized. • The potassium ion battery exhibits an energy density of 208 Wh Kg −1 over 850 cycles. • The potassium ion hybrid capacitor exhibits an energy density of 106 Wh Kg −1 over 3000 cycles. We design a hexagram-like 1D/2D van der Waals heterostructure composed of regularly crosslinked aligned 1D Bi 2 S 3 nanowires on 2D Bi 2 Se 3 nanoplates, termed Bi 2 S 3 /Bi 2 Se 3 vdWHs, for use as anode materials for potassium ion batteries (PIBs) and hybrid capacitors (PIHCs). Thanks to the mixed dimensional topological heterostructures, the abundant network-contacted heterojunctions facilitate ordered ion/electron transport around the surface network and interior topological materials, and simultaneously promoting the K + diffusion, electron transfer, and electrolyte infiltration. The Bi 2 S 3 /Bi 2 Se 3 vdWHs deliver an attractive specific capacity over 600 mA h g -1 at 50 mA g −1 , a high-rate capability up to 2500 mA g −1 , and excellent cycling stability. Theoretical models, in tandem with operando X-ray diffraction and HRTEM analysis reveal the behavior of heterogeneous interfacial reaction in terms of the trapping ability and diffusion kinetics, confirming the reversible conversion reaction of Bi 2 S 3 /Bi 2 Se 3 vdWHs. Finally, the full cells of PIBs and PIHCs coupled with Bi 2 S 3 /Bi 2 Se 3 vdWHs anodes exhibit excellent performances of 208 and 106 Wh kg −1 over 850 and 3000 cycles, respectively, demonstrating their feasibility towards practical applications. Our study provides a new insight into architectural strategies for heterogeneous interfaces to realize intelligent kinetic control strategies of chalcogenide topological materials for advanced energy storage.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
哔哩哔哩往上爬完成签到,获得积分10
1秒前
这小猪真帅完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
4秒前
Cyoka完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
gzc完成签到,获得积分10
5秒前
jou完成签到,获得积分10
5秒前
Huansun完成签到,获得积分10
5秒前
帅气蓝完成签到,获得积分10
5秒前
专一完成签到,获得积分10
6秒前
gbkjb发布了新的文献求助10
7秒前
njy完成签到,获得积分10
7秒前
群山完成签到 ,获得积分10
8秒前
唠叨的洋葱完成签到,获得积分10
8秒前
sdvdc完成签到,获得积分10
8秒前
neu_zxy1991完成签到,获得积分10
9秒前
lili完成签到,获得积分10
9秒前
guo完成签到,获得积分10
10秒前
LingYun完成签到,获得积分10
10秒前
BigFlash完成签到,获得积分10
10秒前
LJJ完成签到 ,获得积分10
10秒前
choup53完成签到,获得积分10
10秒前
彬彬嘉完成签到,获得积分10
10秒前
滕滕完成签到,获得积分10
13秒前
小黄花完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
14秒前
15秒前
Moonchild完成签到 ,获得积分10
15秒前
CJL关注了科研通微信公众号
15秒前
Harden完成签到,获得积分10
15秒前
十万曲散风完成签到,获得积分10
16秒前
螃蟹完成签到,获得积分10
16秒前
大方树叶完成签到,获得积分10
16秒前
yinai完成签到,获得积分10
17秒前
鹿鹿完成签到,获得积分10
17秒前
斯文败类应助路先生采纳,获得10
17秒前
天天快乐应助北冥有鱼采纳,获得10
17秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
ズームレンズの光学設計に関する研究 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7298467
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8916902
关于积分的说明 18880297
捐赠科研通 6963561
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3210666
关于科研通互助平台的介绍 2379981
邀请新用户注册赠送积分活动 2187150