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布拉格化工大學(xué)EnSM: 亞毫米級范德華單晶MoTe2儲鉀材料的電化學(xué)性質(zhì)及其失效和結(jié)構(gòu)演化機制

鉀離子電池 (KIB) 是下一代儲能系統(tǒng)的有力候選者，因為其來源豐富、成本效率高且能量密度高。然而，開發(fā)用于KIBs的實用電極材料仍處于起步階段，具體材料的電化學(xué)反應(yīng)機制尚不清楚。

MoTe₂具有相當(dāng)大的離子嵌入層間距的優(yōu)點，其金屬-半金屬特性的優(yōu)異電子傳導(dǎo)性被廣泛研究。

在此，捷克布拉格化工大學(xué)Zdenek Sofer, Bing Wu等人首次研究MoTe₂作為鉀儲存的工作電極，結(jié)合電化學(xué)分析、非原位SEM、TEM和原位XRD分析揭示了MoTe₂的鉀化/脫鉀機理。

亞毫米單晶MoTe₂在初始脫鉀時的體積容量高達792.4 mAh cm^-3，在100 mA g^-1時保持210 mAh g^-1的重量比容量。同時，在25次循環(huán)后迅速衰減，這是由于電化學(xué)循環(huán)過程中不可逆的結(jié)晶開裂和結(jié)構(gòu)演變導(dǎo)致的活性電極材料的失活所致。

圖1. MoTe₂的電化學(xué)性能

此外，在初始鉀化時，2H-MoTe₂不可逆地轉(zhuǎn)化為1T-MoTe₂，然后進一步轉(zhuǎn)化為碲化鉀。同時，在2.5 V（vs.K/K⁺）以上的初始脫鉀時，初步形成了具有R-3H Cs₄Mo₁₈Te₂₀結(jié)構(gòu)的K-Mo-Te化合物，并在隨后的脫鉀過程中很快不可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)镵₂Te₃。

同時，K₂Te₃-KTe-K₅Te₃的逐步可逆轉(zhuǎn)化在首次放電/充電后的連續(xù)電化學(xué)過程中占主導(dǎo)地位。除了鉀離子電池的潛在應(yīng)用外，碲化鉀之間的轉(zhuǎn)化機制也為即將推出的鉀碲電池提供了指導(dǎo)。

圖2. 原位XRD表征及MoTe₂用于鉀儲存的機理分析

Sub-millimeter Scale Van der Waals Single-crystal MoTe₂ for Potassium Storage: Electrochemical Properties, and its Failure and Structure Evolution Mechanisms, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.09.006

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/23/379ec778f3/

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