成果简介
由于钠资源丰富且成本低廉，钠离子电池有望成为锂电池的替代品。本文，温州大学Lianghao Yu、金辉乐研究员，加拿大温莎大学Huile Jin等研究人员在《Small》期刊发表名为“Honeycomb-Structured MoSe2/rGO Composites as High-Performance Anode Materials for Sodium-Ion Batteries”的论文，研究以氧化石墨烯（GO）和MoSe2为原料，通过一步溶热法合成了蜂窝状的MoSe2/还原氧化石墨烯（rGO）复合材料。
实验表明，三维蜂窝结构具有出色的电解质渗透性，同时缓解了电化学循环过程中的体积变化。用 MoSe2/rGO 复合材料制备的阳极显示出明显改善的钠离子存储特性，在电流密度为30.0Ag-1 时，经过2700次循环后可获得215 mAh g-1的大可逆容量；在电流密度为8.0Ag-1 时，经过5900次循环后可获得 215 mAh g-1 的大可逆容量。当这种阳极与 Na3V2(PO4)3 配对形成完整电池时，在1.0Ag-1 的电流下循环 1000 次后，可保持 107.5 mAh g-1 的可逆比容量。透射电子显微镜、X 射线光电子能谱和原位 X 射线衍射（XRD）表征揭示了MoSe2/rGO复合材料中钠离子的可逆存储反应。钠离子储存能力的明显增强归功于独特的蜂窝状微结构和醚基电解质的使用。这项研究表明，将 rGO 与醚基电解质相结合在构建高性能钠离子电池方面具有巨大潜力。
图文导读
图1、MoSe2/rGO复合材料的合成及形貌研究
图2、MoSe2/rGO复合材料的合成及形貌研究
图3、不同rGO含量的M复合材料的电化学性能
图3、a) M1、b) M2 和 c) M3 电极在不同扫描速率下的 CV 曲线。d) M1、e) M2 和 f) M3 电极的相应对数 (i) 与对数 (v) 图。g) M1、h) M2 和 i) M3 在不同扫描速率下的归一化贡献率。扫描速率为 0.6 mV s-1 时，j) M1、k) M2 和 l) M3 电极的赝电容贡献。
图4、a) M2 电极在电位从 0.01 V 到 3.0 V 的初始放电/充电循环期间的堆叠原位 XRD 图；b) M2 电极在充电至 3.0 V 时的原位 HRTEM；c) M2 电极的等值线图；d) Mo 3d 的原位 XPS 光谱；以及 e) M2 电极在放电/充电过程中的结构演变图示。
图5、M2//Na3V2（PO4）3-Na离子全电池的电化学性能
小结
总之，利用简单的水热反应工艺制备出了具有三维蜂窝结构的 MoSe2/rGO 复合材料。这种独特的三维结构与 rGO 出色的机械/电化学特性相结合，使复合材料表现出卓越的钠离子存储性能。更具体地说，rGO 基底不仅提供了高活性表面积以促进醚电解质的渗透，还能防止 MoSe2 纳米片的聚集。此外，通过原位和非原位 XRD、非原位 TEM 和非原位 XPS 分析，本研究还表明 MoSe2/rGO 电极在钠插入/剥离循环过程中发生了高度可逆的反应。总体而言，合成的 M2 复合材料具有优异的钠存储性能，包括在 8.0 A g-1 的条件下，5900 个循环周期内的高可逆容量（259 mAh g-1），以及高达 30.0 A g-1 的超高速容量（215 mAh g-1）。利用 Na3V2(PO4)3 作为阴极，MoSe2/rGO 复合材料作为阳极，由此组装的全电池也表现出了令人满意的性能。这项工作提供了一个新的案例，说明有简单有效的方法来制备满足高性能要求的钠离子电池。
文献：https://doi.org/10.1002/smll.202304124
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