余家国/张留洋AM：石墨烯穿孔与Co3Se4原位生长用于高性能钠电池

石墨烯基纳米材料由于石墨烯本身的有趣性质以及石墨烯与活性材料之间的协同效应而成为极有前景的钠离子电池负极材料。然而，二维石墨烯片只允许钠离子沿平行方向快速扩散，垂直方向扩散困难，限制了石墨烯基电极材料的速率能力。为了解决这一问题，研究人员利用成孔工程对石墨烯进行穿孔，同时实现了Co3Se4纳米颗粒的原位生长。平面内纳米孔的产生突破了石墨烯纳米片的物理屏障，使电解质离子在纵向上快速扩散。此外，由于Co3Se4对石墨烯的高亲和力，这种设计限制了Co3Se4纳米颗粒的聚集。得益于巧妙的结构所赋予的高导电性和快速离子传输，Co3Se4/多孔石墨烯在5.0 a g-1时表现出519.5 mAh g-1的显著速率性能和良好的循环稳定性。研究结果表明，钠在石墨烯基复合材料中的迁移对提高倍率性能至关重要，该方法可以有效地将石墨烯基纳米材料改性为潜在的负极材料。

图文简介

(a) Co3Se4/HG的合成工艺示意图。(b, e)共前体/还原氧化石墨烯，(c, f) Co/HG和(d, g) Co3Se4/HG的FE-SEM图像

(a, b) TEM图像，(c, d) HR-TEM图像，(e) HAADF-STEM图像及Co3Se4/HG对应的EDS分布。

(a) 0.2 mV s-1时的CV曲线;(b) Co3Se4/HG的GCD曲线。(c) Co3Se4/HG和Co3Se4/rGO的循环性能和(d)速率性能。(e)不同电流密度Co3Se4/HG下的GCD剖面。(f)对比图。(g) Co3Se4/HG和Co3Se4/rGO电极的长循环性能。

(a) CV曲线，(b) log(i)与log(v)的关系，(c)电容性Co3Se4/HG电极在0.2 mV s-1下的贡献。(d) Co3Se4/HG和Co3Se4/rGO的电容贡献比。(e) Nyquist曲线，(f) Z′与ω-1/2之间的线图，(g) Co3Se4/HG和Co3Se4/rGO的itt曲线。(f) a过程中电压随时间的响应单电流脉冲。(g) Co3Se4/HG和Co3Se4/rGO的钠离子扩散系数。

论文信息

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202207752

通讯单位：中国地质大学

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