空心纳米管电极可提高钾离子电池的性能

致力于寻找锂离子电池替代品的研究人员已将注意力转向钾离子电池。钾资源丰富，其技术功能与锂离子电池大致相同，但由于离子半径导致能量存储和电化学性能不合格等问题，这些电池尚未大规模开发。

为了解决这个问题，研究人员正在考虑使用NiCo2Se4(一种双金属硒化物)来制造球形电极。这些球体由NiCo2Se4纳米管构成，可提高电化学反应性，从而更快地转移和储存钾离子。

该研究发表在9月14日《能源材料与设备》杂志上的一篇论文中。

“双金属硒化物结合了两种金属的改善特性，通过显示丰富的氧化还原反应位点和高电化学活性来协同作用。一种双金属硒化物NiCo2Se4先前已被研究用于钠存储、超级电容器和电催化剂，并且在钾方面具有相当大的潜力离子存储。

储能工程研究中心研究员王明月表示：“通过两步水热法合成NiCo2Se4，形成了具有花状簇的纳米管结构，为钾离子/电子转移创造了便捷的通道。”位于中国西安的西安交通大学材料与器件专业。

首先，制备具有固体纳米针的镍钴前体球。这些球体具有明确的晶体结构，然后在称为硒化的过程中暴露于硒化物。该过程将硒引入到Ni-Co前驱体中，形成NiCo2Se4纳米管壳。

空心管的形成是由于一种称为柯肯德尔效应的现象，即两种金属因其原子扩散速率的差异而移动。这些纳米管的宽度约为35纳米，为钾离子和电子的传输提供了足够的空间。

通过各种测试和分析，研究人员能够确认NiCo2Se4阳极移动和储存钾离子和电子的能力。他们发现NiCo2Se4比其他电极材料具有更多的活性位点，元素分布均匀，并且优于研究过程中测试的其他电极。

“NiCo2Se4纳米管电极在循环稳定性和倍率性能方面表现出比其他测试电极(包括Ni3Se4和Co3Se4)更好的电化学性能。这是因为NiCo2Se4独特的纳米管结构以及两种金属共存所产生的协同作用，”王说。

这些单金属对应物Ni3Se4和Co3Se4不如双金属NiCo2Se4成功，这仅仅是因为两种金属(Ni和Co)相互作用的方式。NiCo2Se4还具有较高的容量，这对于保持循环稳定性和高倍率性能非常有利。

王说：“这项工作为微/纳米结构二元金属硒化物作为钾离子电池阳极的设计提供了新的见解，具有非凡的钾离子存储性能。”