成果简介
铝硒电池 (ASB) 中的元素硒 (Se) 和中间产物 Se 2 Cl 2在酸性 AlCl 3中易于化学和电化学溶解基离子液体电解质，导致严重的结构坍塌和容量衰减。因此，非常需要通过合理的形态和结构工程策略来抑制溶解。本文，北京科技大学焦树强教授等研究人员在《J. Mater. Chem. A》期刊发表名为“Graphene-encapsulated selenium@polyaniline nanowires with three-dimensional hierarchical architecture for high-capacity aluminum–selenium batteries”的论文，研究通过将聚苯胺 (PANI) 涂层的硒纳米线封装在石墨烯 (G) 基质 (Se@PANI@G) 中来制备三维分层结构，这有望加速动力学过程并改善循环性能。
Se纳米线被很好地密封在厚度为15 nm的PANI层中，然后将构建的Se@PANI核-壳纳米线均匀地封装在石墨烯纳米片中，形成Se@PANI@G的三维分层结构。因此，具有所制备的 Se@PANI@G 复合正极的ASB在200 mA g -1 的电流密度下在第2个循环期间 可以提供 445.5 mA hg-1 的高比容量，在160个循环后保持放电比容量为164.0 mA hg -1 。改进的循环性能可能与石墨烯片的高导电性和独特 PANI壳以及 Se@PANI@G 的三维分层结构有关。
图文导读
方案一、 (a) Se@PANI@G的合成路线示意图。(b) Se纳米线、Se@PANI和Se@PANI@G在循环前后作为正极的示意图。
图1、所制备的硒纳米线、Se@PANI和Se@PANI@G的晶体结构的表征
图2、Al/Se、Al/Se@PANI 和 Al/Se@PANI@G 电池的代表性循环伏安 (CV) 曲线
图3、(a) Al/Se@PANI@G 电池在 1、5、10 mV s -1的扫描速率下相对于Al/Al 3+ 的 CV 曲线在 0.4 和 2.1 V 之间。(b)电流峰值与扫描速率之间的关系(Ip vs. V 1/2，峰值电流：Ip，扫描速率：V)。(c) Se@PANI@G 电极在不同扫描速率下的电容和扩散贡献。(d) Al/Se@PANI@G 电池在不同条件下的电化学阻抗谱，如图所示。(e) Al/Se@PANI@G电池在500 mA g -1电流密度下的恒电流充放电曲线.(f) 相应的循环性能。(g) Se@PANI@G 电极与之前报道的一些著名的 RAB 正极材料的性能比较。(h) Se@PANI@G 正极在 1.3 : 1 AlCl 3 /[EMIm]Cl 离子液体电解质 中放电过程中所提出的机理示意图。
小结
Se@PANI@G 良好的电化学性能归因于高导电石墨烯和独特的 PANI 壳的协同作用，可以有效地增强 ASB 的动力学行为并提高其电化学性能。
文献：https://doi.org/10.1039/D2TA04210
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